歯周病菌が産生するプロテアーゼによる宿主細胞応答撹乱と歯周組織破壊の分子理解

2021 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 21K09842
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 中山 真彰 岡山大学, 医歯薬学域, 助教 (10579105)
• 研究分担者: 大森 一弘 岡山大学, 大学病院, 講師 (20549860) ; 大原 直也 岡山大学, 医歯薬学域, 教授 (70223930)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2026-03-31
• キーワード: 歯周病細菌 / 歯周炎 / ジンジパイン / 炎症メディエーター / 細胞内カルシウム

研究実績の概要

本研究の目的は，「歯周病原細菌と宿主細胞間で起こる感染現象の分子基盤を細胞・分子生物学的アプローチにより構築し，歯周病菌が産生する病原性プロテ アーゼの機能解析を行ない、歯周病の発症機序を解明する」ことである。本申請研究では歯周病細菌の感染による歯周病発症と病態形成機序を解明するために、 歯周病細菌Porphyromonas gingivalis (P. gingivalis)が産生する病原因子であるプロテアーゼ「ジンジパイン」に着目し、宿主細胞の主要なシグナル伝達経路 の撹乱機構を中心に分子解析を行なう。これまでの研究では、歯周病の発症におけるジンジパインの役割を調べるために、ジンジパイン完全欠損株とその野生株 を用いた感染実験による比較解析を行ない、歯周組織の炎症で発現がみられるCOX-2やPGE2の産生について調べた。P. gingivalisのLPSや線毛がCOX-2発現や PGE2産生に関与することは知られていたが、ジンジパインが発現誘導に関わる因子であることは報告がなかった。我々の結果から、本菌が産生するジンジパイン はLPSや線毛よりも強くCOX-2発現やPGE2産生を誘導することを明らかにした。またジンジパインによるCOX-2発現の分子機序について宿主細胞応答を調べたとこ ろ、ERKとIKKの2つのシグナル伝達経路の活性化とそれぞれ転写因子c-Jun/c-FosとNF-kBp65の活性化が重要であることを示し、さらには細胞内カルシウムの重要性も明らかにした。今後は、COX-2発現と PGE2産生 に繋がる上流因子の分子解析を行ない、ジンジパインが作用する細胞膜上の入り口となる因子の解析を行なう。

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

研究計画書に沿って予定項目の研究内容を遂行し、結果を得られているため。さらにはそれに関連する膜タンパク質が重要な役割を担っていることを示唆する結果を蓄積しつつある。これらの結果について論文執筆も進んでいる。以上のことから、計画に沿って順調に進展していると判断した。

今後の研究の推進方策

本研究の目的では歯周病細菌の感染による歯周病発症と病態形成機序を解明するために、 歯周病細菌Porphyromonas gingivalis が産生するシステインプロテアーゼ「ジンジパイン」に着目し、宿主細胞の主要なシグナル伝達経路 の撹乱機構を中心に分子解析を行なう。これまでの研究では、本菌が産生するジンジパインによるCOX-2発現誘導の分子機序について宿主細胞応答を調べ、ERKとIKKの2つのシグナル伝達経路の活性化とそれぞれ転写因子c-Jun/c-FosとNF-kBp65の活性化が重要であることを示し、さらには細胞内カルシウムの重要性も明らかにしてきた。これを元に今後の研究では、COX-2発現と PGE2産生 に繋がる上流因子の分子解析を行ない、ジンジパインが作用する細胞膜上の入り口となる因子の解析を行なう。

次年度使用額が生じた理由

本研究は以前から継続した研究であり、前回の研究費との兼ね合いから今年度の進捗が効率的に進み、結果も得られたために、次年度への使用額が生じた。次年度は、ジンジパインによるCOX-2発現における分子解析のカルシウム挙動や発現遺伝子の産生状況をELISAおよびリアルタイムqPCRにて評価・使用する予定である。

研究成果

• [雑誌論文] The fungal metabolite (+)-terrein abrogates ovariectomy-induced bone loss and receptor activator of nuclear factor-κB ligand-induced osteoclastogenesis by suppressing protein kinase-C α/βII phosphorylation. (2021)
  • 著者名/発表者名: Kyosuke Sakaida, Kazuhiro Omori, Masaaki Nakayama, Hiroki Mandai, Saki Nakagawa, Hidefumi Sako, Chiaki Kamei, Satoshi Yamamoto, Hiroya Kobayashi, Satoki Ishii, Mitsuaki Ono, Soichiro Ibaragi, Keisuke Yamashiro, Tadashi Yamamoto, Seiji Suga and Shogo Takashiba
  • 雑誌名: Frontiers in Pharmacology 巻: 12 ページ: 674366
  • DOI: 10.3389/fphar.2021.674366.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Point mutation in the stop codon of MAV_RS14660 increases the growth rate of Mycobacterium avium subspecies hominissuis. (2021)
  • 著者名/発表者名: Tomomi Kawakita, Tetsu Mukai, Mitsunori Yoshida, Hiroyuki Yamada, Masaaki Nakayama, Yuji Miyamoto, Masato Suzuki, Noboru Nakata, Takemasa Takii, Akihide Ryo, Naoya Ohara, Manabu Ato
  • 雑誌名: Microbiology 巻: 167 ページ: 1007-1014
  • DOI: 10.1099/mic.0.001007.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Attempt of thyX gene silencing and construction of a thyX deleted clone in a Mycobacterium bovis BCG. (2021)
  • 著者名/発表者名: Yuki Arimura, Yusuke Minato, Takayuki Wada, Masaaki Nakayama, Ayako Ryumon, Nao Hirata, Chie Nakajima, Yasuhiko Suzuki, Manabu Ato, Kazuo Kobayashi, Naoko Ohara, Seiji Iida, Naoya Ohara
  • 雑誌名: Microbiol Immunol 巻: 66 ページ: 10-14
  • DOI: 10.1111/1348-0421.12944.
  • 査読あり
• [学会発表] カルシウムチャネルを介したPorphyromonas gingivalis ジンジパインによるCOX-2発現の分子機序 (2021)
  • 著者名/発表者名: 中山 真彰, 内藤 真理子, 中山 浩次, 大原 直也
  • 学会等名: 第74回日本細菌学会中国・四国支部総会
• [学会発表] The molecular mechanism of Porphyromonas gingivalis gingipains-induced COX-2 expression via the calcium channels (2021)
  • 著者名/発表者名: 中山 真彰, 内藤 真理子, 中山 浩次, 大原 直也
  • 学会等名: 第63回歯科基礎医学会学術大会
• [学会発表] GRIM-19 is a target of mycobacterial Zn2+ metalloprotease 1 and indispensable for NLRP3 inflammasome activation (2021)
  • 著者名/発表者名: Tomomi Kurane, Masayuki Umemura, Masaaki Nakayama, Naoya Ohara, Goro Matsuzaki, Giichi Takaesu
  • 学会等名: 第50回日本免疫学会学術集会
• [学会発表] Porphyromonas gingivalis ジンジパインによるCOX-2発現とPGE2産生におけるカルシウムチャネルの役割 (2021)
  • 著者名/発表者名: 中山 真彰, 内藤 真理子, 中山 浩次, 大原 直也
  • 学会等名: 第95回日本細菌学会総会
• [学会発表] Lautropia mirabilisの分離・培養および検出法の確立と分離株の薬剤感受性に関する解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 あやめ, 中山 真彰, 藤井 伸治, 松岡 賢市, 前田 嘉信, 和田 祟之, 曽我賢彦, 大原 直也
  • 学会等名: 第95回日本細菌学会総会