歯周病細菌の９型分泌機構（T9SS）の発現調節におけるフィードバック制御の解明

2022 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20K09921
• 研究機関: 長崎大学
• 研究代表者: 中山 浩次 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(歯学系), 客員研究員 (80150473)
• 研究分担者: 雪竹 英治 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(歯学系), 技術職員 (30380984) ; 庄子 幹郎 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(歯学系), 准教授 (10336175) ; 内藤 真理子 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(歯学系), 教授 (20244072)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 細菌 / 歯学 / 生体分子 / 感染症

研究実績の概要

歯周病細菌ポルフィロモナス・ジンジバリスは、9型分泌機構（T9SS）で、ジンジパインなどの多くの病原因子を細胞表面へ輸送する。T9SS構成タンパク質の発現は、PorXY二成分制御系と SigPシグマ因子の直列のシグナル伝達によって調節されている。
今回、我々は T9SS分泌タンパク質特有のCTD領域をもつPGN_0123タンパク質（PorAと命名）がT9SS構造タンパク質遺伝子の発現調節に関与していることを発見した。X線結晶構造解析により、PorAのN末端領域は1型線毛の先端タンパク質である大腸菌FimHタンパク質のマンノース結合ドメインと類似した構造をもつことがわかった。ΔporA 変異株ではSigPの発現は著しく減少した。 ΔporA 変異株から表現型が野生型に復帰した株ではporY遺伝子（PorXY系のセンサーキナーゼの遺伝子）の細胞質ドメイン領域に突然変異が生じていることがわかった。Hisタグ含有PorAを発現する細菌細胞からのタンパク質のHisタグ精製や抗PorA抗体を用いた免疫沈降実験で、PorAとPorYとの結合が示唆された。T9SS分泌タンパク質の一つであるRgpBとPorAとのCTD領域のスワップ体であるPorA-CTD[RgpB]およびRgpB-CTD[PorA]のキメラ分子の遺伝子を作製し、ΔporA 変異株に導入して相補できるか否かを調べた結果、RgpB-CTD[PorA]は相補したが、PorA-CTD[RgpB]は相補しなかった。さらに、Kgpシグナル領域-Haloタグ-CTD[PorA]のキメラ分子の遺伝子もΔPorA欠損株を相補した。
これらの結果からCTD[PorA]がPorAの機能領域であること、さらにPorA-PorY-PorX-SigP シグナル伝達経路の存在が強く示唆された。

研究成果

• [国際共同研究] University of Wisconsin-Milwaukee(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: University of Wisconsin-Milwaukee
• [雑誌論文] Filamentous structures in the cell envelope are associated with bacteroidetes gliding machinery. (2023)
  • 著者名/発表者名: Shibata S, Tahara YO, Katayama E, Kawamoto A, Kato T, Zhu Y, Nakane D, Namba K, Miyata M, McBride MJ, Nakayama K
  • 雑誌名: Commun. Biol. 巻: 6 ページ: 94
  • DOI: 10.1038/s42003-023-04472-3
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Porphyromonas gingivalis Gingipains Induce Cyclooxygenase-2 Expression and Prostaglandin E2 Production via ERK1/2-Activated AP-1 (c-Jun/c-Fos) and IKK/NF-κB p65 Cascades. (2022)
  • 著者名/発表者名: Nakayama M, Naito M, Omori K, Ono S, Nakayama K, Ohara N
  • 雑誌名: J. Immunol. 巻: 208 ページ: 1146-1154
  • DOI: 10.4049/jimmunol.2100866
  • 査読あり
• [雑誌論文] Insertional Inactivation and Gene Complementation of Prevotella intermedia Type IX Secretion System Reveals Its Indispensable Roles in Black Pigmentation, Hemagglutination, Protease Activity of Interpain A, and Biofilm Formation. (2022)
  • 著者名/発表者名: Naito M, Shoji M, Sato K, Nakayama K
  • 雑誌名: J. Bacteriol. 巻: 204 ページ: e0020322
  • DOI: 10.1128/jb.00203-22
  • 査読あり
• [学会発表] The T9SS cargo protein PorA binds to a sensor kinase PorY to regulate the T9SS gene regulation (2023)
  • 著者名/発表者名: 伊藤李香, 雪竹英治, 庄子幹郎, 藤原卓, 中山浩次, 内藤真理子
  • 学会等名: 第96回日本細菌学会総会
• [学会発表] Porphyromonas gingivalisジンジパインによるPLCを介したCOX-2発現とPGE2産生の分子機序 (2023)
  • 著者名/発表者名: 中山真彰, 山口智之, 内藤真理子, 中山浩次, 大原直也
  • 学会等名: 第96回日本細菌学会総会
• [学会発表] 9型分泌機構の遺伝子発現制御に関わるPorAタンパク質のシグナル活性化機構 (2022)
  • 著者名/発表者名: 伊藤李香, 雪竹英治, 庄子幹郎, 田上直美, 藤原卓, 中山浩次, 内藤真理子
  • 学会等名: 九州微生物フォーラム2022