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2019 年度 実施状況報告書

ボルデテラ属細菌のIII型分泌装置の活性化に関与するBcr4の機能解析

研究課題

研究課題/領域番号 19K07542
研究機関北里大学

研究代表者

阿部 章夫  北里大学, 感染制御科学府, 教授 (50184205)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード気管支敗血症菌 / III型分泌装置 / エフェクター / シャペロン / Bcr4
研究実績の概要

III型分泌装置は多くのグラム陰性病原菌に高度に保存されており,病原因子排出システムとして機能している。分泌される基質の多くは菌体内でシャペロンと会合しており,シャペロンは菌体内での基質の安定化と分泌装置への効率的な輸送に関与している。申請者らは,気管支敗血症菌ならびに百日咳菌に高度に保存されるシャペロン様のタンパク質Bcr4に着目し研究をおこなってきた。Bcr4をコードする bcr4 遺伝子は,III型分泌装置構成遺伝子の近傍に位置しており,Bcr4欠損株ではIII型分泌装置の機能が阻害され,基質の菌体外分泌が完全にストップすること,一方,過剰発現株では基質の異常な分泌亢進が認められることを明らかにしてきた。
一般的に,シャペロンとその基質をコードする遺伝子は近傍に位置しており,bcr4 下流にはロッドタンパク質をはじめとしてIII型分泌装置の構成因子と推定される bscI, J, K, L が位置している。これらのことを踏まえると,Bcr4は遺伝的近傍に位置するIII型分泌装置の構成因子のシャペロンとして機能し,構成因子の菌体内での安定化とフォールディング,輸送に関与していることが推察される。そこで,Bcr4と相互作用するタンパク質を同定するために,V5エピトープタグで標識したBscI, BscJ, BscK, BscLを大腸菌にて発現させ,Hisタグを付加したBcr4を用いてプルダウン法にて解析した。その結果,Bcr4はBscJと相互作用していることを明らかにした。

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

実験の当初,大腸菌の大量発現系で精製したHis-Bcr4を用いて,気管支敗血症菌の菌体ライセートからHis-Bcr4と相互作用するタンパク質をプルダウン法で同定することを試みたがうまくいかなかった。そこで,V5エピトープを付加したBscI, BscJ, BscK, BscLを大腸菌にて発現させ,Bcr4-Hisと相互作用するBsc産物を抗V5抗体にて検出した。その結果,Bcr4はBscJと相互作用することを明らかにした。
このように当初の目的である「Bcr4と相互作用するタンパク質の同定」に成功したので,研究はおおむね順調に進展している。

今後の研究の推進方策

プルダウン法による解析より,Bcr4はBscJと相互作用することを明らかにした。気管支敗血症菌と百日咳菌のBscJは,アミノ酸レベルで高い同一性(98%)を示し,III型分泌装置のなかでSctJファミリーに属している。SctJはSctD (ボルデテラ属細菌ではBscDに相当)と会合することで内膜リング(MSリング)を構成しいる。III型分泌装置の初期の構築物であるMSリングは,基部構造の足場をペプチドグリカン層に形成することで,分泌装置が菌体外膜に向けて構築されることで成熟する。
前述したようにBcr4欠損株ではIII型分泌装置の機能が阻害され,一方,過剰発現株では基質の異常な分泌亢進が認められることを明らかにしてきた。これらを踏まえると,Bcr4はBscJ-BscDによるMSリングの形成を制御することで,III型分泌装置の活性調節に関与することが推察された。
今後は,BscJならびにBscDの過剰発現系にて分泌装置の活性化が起きるのか検証するとともに,百日咳菌におけるBcr4の機能を検証する。

備考

北里大学大学院感染制御科学府・細菌感染制御学研究室のHP

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Persistent colonization of non-lymphoid tissue-resident macrophages by Stenotrophomonas maltophilia2019

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Ichiro, Hosomi Koji, Nagatake Takahiro, Tobou Hirokazu, Yamamoto Daiki, Hayashi Ikue, Kurashima Yosuke, Sato Shintaro, Shibata Naoko, Goto Yoshiyuki, Maruyama Fumito, Nakagawa Ichiro, Kuwae Asaomi, Abe Akio, Kunisawa Jun, Kiyono Hiroshi
    • 雑誌名

      International Immunology

      巻: 32 ページ: 133-141

    • DOI

      https://doi.org/10.1093/intimm/dxz071

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] ボルデテラ属細菌が産生するタンパク質BopNの機能領域の解析2020

    • 著者名/発表者名
      木下沙綾,桑江朝臣,阿部章夫
    • 学会等名
      第93回日本細菌学会総会 2020
  • [学会発表] 百日咳菌におけるIII型分泌タンパク質の産生条件の検討2020

    • 著者名/発表者名
      後藤雅貴,桑江朝臣,阿部章夫
    • 学会等名
      第93回日本細菌学会総会 2020
  • [学会発表] 気管支敗血症菌のBcr4はIII型分泌機構に必須なタンパク質でありBspRの機能を制御す2019

    • 著者名/発表者名
      桑江朝臣,西村隆太郎,阿部章夫
    • 学会等名
      第92回日本細菌学会総会 2019
  • [備考] 北里大学大学院感染制御科学府・細菌感染制御学研究室

    • URL

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

URL: 

公開日: 2021-01-27  

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