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2020 年度 実績報告書

病原細菌による宿主ユビキチンシステムの多重的操作機構の解析

研究課題

研究課題/領域番号 19H03469
研究機関岐阜大学

研究代表者

久堀 智子  岐阜大学, 大学院医学系研究科, 准教授 (20397657)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワードユビキチン / エフェクター / レジオネラ / 細菌感染 / 脱ユビキチン化
研究実績の概要

本研究課題では、病原細菌レジオネラの持つ宿主ユビキチン操作に関わる複数のエフェクタータンパク質が「機能的階層構造」の上で実現する制御機構を解析し、感染の場で細菌が宿主ユビキチンシステムを巧妙に操作する分子機構を明らかにすることを目的とする。
初年度に配列解析技術を用いてユビキチン修飾に関わる可能性のあるレジオネラエフェクターの探索を行った結果、レジオネラ固有の E3 リガーゼとして機能する LpgX を同定した。今年度は、LpgX と機能的な相互作用を示す別のレジオネラエフェクターの探索を試みた。その結果、既知のレジオネラエフェクターの中で、LpgX に対して特殊な修飾を施す酵素活性を持つと考えられるエフェクターが複数見出された。さらに、この修飾は通常のユビキチン化とは全く異なる酵素活性に基づくユビキチン修飾であると考えられた。当該エフェクターは LpgX のみならず、LpgX と類似の機能ドメインを持つと予測されるレジオネラに固有な別の E3 リガーゼ LpgY に対しても同様のユビキチン修飾を施すことが示された。LpgY については宿主細胞内のターゲットが報告されているため、このターゲットに対するユビキチン化を解析できる実験系の確立を行った。今年度に得られた結果はレジオネラユビキチンリガーゼ群とそれらの活性を化学修飾により抑制し得るエフェクター群がネットワークを構築して複雑な制御系を作り上げていることを示唆する。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

LpgXの感染における役割そのものの解析よりも、LpgX と機能的相互作用を示すエフェクターの解析が予定よりも順調に進んだため、こちらにウェイトを置いた研究を展開した。

今後の研究の推進方策

本年度の結果を受けて、LpgX あるいは LpgY が受ける化学修飾を特定し、これらに化学修飾を付与するエフェクターの機構に着目した解析を展開する。具体的には、
(1)LpgX あるいは lpgY を当該エフェクターとともに培養細胞に発現させ、エフェクターの活性依存的に起こる化学修飾を質量分析法で同定する。
(2)LpgX および LpgY が寄与する感染細胞内ユビキチン化において、当該エフェクターがどのような制御を行うのかを細胞内発現系、及び欠損変異株の感染実験と生化学実験を組み合わせて解析を行う。
(3)これらの結果を統合し、レジオネラによる宿主真核細胞のユビキチンシステム操作がエフェクター間の機能的相互作用による階層的な制御によるものであることを示す。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Protocol for imaging proteins associated with Legionella-containing vacuoles in host cells2021

    • 著者名/発表者名
      Kitao T, Arasaki K, Nagai H, Kubori T.
    • 雑誌名

      STAR Protoc.

      巻: 29;2(2) ページ: 100410

    • DOI

      10.1016/j.xpro.2021.100410.

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Legionella Manipulates Non-canonical SNARE Pairing Using a Bacterial Deubiquitinase2020

    • 著者名/発表者名
      Kitao Tomoe、Taguchi Kyoichiro、Seto Shintaro、Arasaki Kohei、Ando Hiroki、Nagai Hiroki、Kubori Tomoko
    • 雑誌名

      Cell Reports

      巻: 32 ページ: 108107~108107

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2020.108107

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Divergence of Legionella Effectors Reversing Conventional and Unconventional Ubiquitination2020

    • 著者名/発表者名
      Kitao Tomoe, Nagai Hiroki, Kubori Tomoko
    • 雑誌名

      Front Cell Infect Microbiol.

      巻: 10 ページ: 448

    • DOI

      10.3389/fcimb.2020.00448

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] レジオネラエフェクターの細胞内機能2020

    • 著者名/発表者名
      久堀智子
    • 学会等名
      第 94 回日本感染症学会学術講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] Legionella manipulates non-canonical SNARE pairing using a bacterial deubiquitinase2020

    • 著者名/発表者名
      Tomoe Kitao, Kyoichiro Taguchi, Shintaro Seto, Kohei Arasaki, Hiroki Ando, Hiroki Nagai H, Tomoko Kubori
    • 学会等名
      the IUMS 2020 Virtual Congresses
    • 国際学会
  • [備考] Nagai lab

    • URL

      https://sites.google.com/view/nagai-lab/home

URL: 

公開日: 2021-12-27  

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