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2022 年度 実施状況報告書

感染症の増悪に寄与する化膿レンサ球菌の代謝機構同定と病原性制御法の探索

研究課題

研究課題/領域番号 22K09924
研究機関大阪大学

研究代表者

広瀬 雄二郎  大阪大学, 大学院歯学研究科, 助教 (90788407)

研究分担者 山口 雅也  大阪大学, 大学院歯学研究科, 准教授 (00714536)
川端 重忠  大阪大学, 大学院歯学研究科, 教授 (50273694)
研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
キーワード化膿レンサ球菌 / RNA-seq解析データ / 独立主成分分析 / モジュロン / 病原性発揮機構
研究実績の概要

化膿レンサ球菌は咽頭炎など比較的軽度の疾患から致死性の高い劇症型感染症まで、ヒトに多様な感染症を惹き起こす。化膿レンサ球菌は宿主環境に適応するために、転写調節ネットワークを駆使して生理的状態を変化させる。しかし、化膿レンサ球菌における転写制御因子は40個以上も推定されており、根底にある転写調節ネットワークを多面的に捉えることは困難であった。
そこで本研究では、化膿レンサ球菌におけるRNA-seq解析データを公共のデータベースより収集し、独立主成分分析を実行した。これにより、化膿レンサ球菌のモジュロン(複数の転写制御因子や環境要因による遺伝子発現制御の結果、ともに挙動する遺伝子群)を世界で初めて同定し、データベース上に公開した(imodulondb.org)。さらに、得られた42個のモジュロン情報を、過去の文献で報告されているレギュロンおよびレギュロンのデータベース情報と照合し、モジュロンの制御に寄与する転写制御因子を統計学的に算出した。得られた結果を、過去のRNA-seq解析のデータ解釈に応用すると、グルコースの多糖体であるマルトースおよびマルトデキストリンの利用は、溶血毒素の発現に影響することが示唆された。そこで、溶血毒素であるストレプトリジンS(SLS)またはストレプトリジンO(SLO)の欠失株を用い溶血活性を測定した。その結果、菌がグルコースを利用する場合の溶血活性はSLO依存的であるのに対し、マルトース利用ではSLS依存的、マルトデキストリン利用ではSLOおよびSLS依存的に溶血活性を発揮することが明らかとなった。

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

化膿レンサ球菌におけるRNA-seq解析データを公共のデータベースより収集し、独立主成分分析を実行した。これにより、化膿レンサ球菌のモジュロン(複数の転写制御因子や環境要因による遺伝子発現制御の結果、ともに挙動する遺伝子群)を世界で初めて同定し、データベース上に公開した(imodulondb.org)。得られた成果を論文化しプレプリントサーバーbioRxivに掲載した (2022. doi: https://doi.org/10.1101/2022.08.04.502797)。

今後の研究の推進方策

化膿レンサ球菌において同定したモジュロン情報が、growthによる遺伝子変動をとらえただけではないことを証明する。その上で、in vivoのnoisyな遺伝子発現プロファイルにおけるモジュロン活性の変動において、growthによるアーチファクトが反映されている可能性を除外する。

  • 研究成果

    (24件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 4件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 3件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Pneumococcal BgaA promotes host organ bleeding and coagulation in a mouse sepsis model.?2022

    • 著者名/発表者名
      Takemura M, Yamaguchi M, Kobayashi M, Sumitomo T, Hirose Y, Okuzaki D, Ono M, Motooka D, Goto K, Nakata M, Uzawa N, Kawabata S.
    • 雑誌名

      FRONTIERS IN CELLULAR AND INFECTION MICROBIOLOGY

      巻: 12 ページ: 844000

    • DOI

      10.3389/fcimb.2022.844000

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Contribution of?Streptococcus pyogenes?M87 protein to innate immune resistance and virulence.?2022

    • 著者名/発表者名
      Hirose Y, Kolesinski P, Hiraoka M, Uchiyama S, Zurich R.H, Kumaraswamy M, Bjanes E, Ghosh P, Kawabata S, Nizet V.
    • 雑誌名

      MICROBIAL PATHOGENESIS

      巻: 169 ページ: 105636

    • DOI

      10.1016/j.micpath.2022.105636

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] An M protein coiled coil unfurls and exposes its hydrophobic core to capture LL-372022

    • 著者名/発表者名
      Kolesinski P, Wang KC, Hirose Y, Nizet V, Ghosh P.
    • 雑誌名

      eLife

      巻: 11 ページ: e77989

    • DOI

      10.7554/eLife.77989

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Biological Evaluation of the Effect of Root Canal Sealers Using a Rat Model.2022

    • 著者名/発表者名
      Okamoto M, Matsumoto S, Moriyama K, Huang H, Watanabe M, Miura J. Sugiyama K, Hirose Y, Manabu M, Kuriki N, Leprince JG, Takahashi Y, Kawabata S, Hayashi M.
    • 雑誌名

      Pharmaceutics

      巻: 14 ページ: 2038

    • DOI

      10.3390/pharmaceutics14102038

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The group A?Streptococcus?interleukin-8 protease SpyCEP promotes bacterial intracellular survival by evasion of autophagy.2022

    • 著者名/発表者名
      Bergmann R, Gulotta G, Andreoni F, Sumitomo T, Kawabata S, Zinkernagel A.S, Chhatwal G.S, Nizet V, Rohde M, Uchiyama S.
    • 雑誌名

      INFECTIOUS MICROBES & DISEASES

      巻: 4 ページ: 116-123

    • DOI

      10.1097/IM9.0000000000000098

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Oral mitis group streptococci reduce infectivity of influenza A virus via acidification and H2O2?production.2022

    • 著者名/発表者名
      Okahashi N, Sumitomo T, Nakata M, Kuwata H, Kawabata S.
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 17 ページ: e0276293

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0276293

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Construction of human three-dimensional lung model using layer-by-layer method.2022

    • 著者名/発表者名
      Akamatsu Y, Akagi T, Sumitomo T, Takahara Y, Akiyama S, Kawabata S*, Akashi M.
    • 雑誌名

      Tissue Engineering Part C methods.

      巻: 29 ページ: 95-102

    • DOI

      10.1089/ten.tec.2022.0184

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Secondary streptococcal infection following influenza.?2022

    • 著者名/発表者名
      Okahashi N, Sumitomo T, Nakata M, Kawabata S.
    • 雑誌名

      MICROBIOLOGY AND IMMUNOLOGY

      巻: 66 ページ: 253-263

    • DOI

      10.1111/1348-0421.12965

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Oral mitis group streptococci: A silent majority in our oral cavity.2022

    • 著者名/発表者名
      Okahashi N, Nakata M, Kuwata H, Kawabata S.
    • 雑誌名

      MICROBIOLOGY AND IMMUNOLOGY

      巻: 66 ページ: 539-551

    • DOI

      10.1111/1348-0421.13028

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 肺炎球菌の種の壁を超える進化機構 ~肺炎球菌は口腔レンサ球菌の遺伝子を取り込んで耐性化する~.2022

    • 著者名/発表者名
      山口雅也,川端重忠.
    • 雑誌名

      日本歯科医師会雑誌

      巻: 75 ページ: 185-193

    • 査読あり
  • [学会発表] Streptococcus pyogenesのモジュロン情報は溶血活性を変化させる炭素源を明らかにする2023

    • 著者名/発表者名
      広瀬 雄二郎, Victor Nizet, Bernhard O. Palsson, 川端 重忠.
    • 学会等名
      第96回 日本細菌学会総会
  • [学会発表] 肺炎球菌の自己融解酵素LytAによる溶菌過程の高速AFM観察2023

    • 著者名/発表者名
      太田 悠夢,山下 隼人,東 孝太郎,山口 雅也,川端 重忠,阿部 真之.
    • 学会等名
      第96回 日本細菌学会総会
  • [学会発表] 侵襲性に関与するemm89型化膿レンサ球菌の因子の探索と分子生物学的解析2023

    • 著者名/発表者名
      大野 誠之,山口 雅也,元岡 大祐,広瀬 雄二郎,東 孝太郎,秋山 徹,住友 倫子,池辺 忠義,奥野 ルミ,川端 重忠.
    • 学会等名
      第96回 日本細菌学会総会
  • [学会発表] 加齢による宿主応答の変化が肺炎球菌感染症の重症化に及ぼす影響の解明2023

    • 著者名/発表者名
      山口 雅也
    • 学会等名
      第96回 日本細菌学会総会
    • 招待講演
  • [学会発表] Elucidation of iModulons in Streptococcus pyogenes reveals carbon sources that change its hemolytic activity2023

    • 著者名/発表者名
      広瀬 雄二郎, Victor Nizet , Bernhard O. Palsson, 川端 重忠.
    • 学会等名
      International Symposium for Future Mucosal Vaccines
    • 国際学会
  • [学会発表] ゲノムワイド関連解析を用いたemm89型化膿レンサ球菌による侵襲性感染症の発症因子の探索2022

    • 著者名/発表者名
      大野 誠之, 山口 雅也, 広瀬 雄二郎, 東 孝太郎, 秋山 徹, 住友 倫子, 池辺 忠義, 山口 貴弘, 河原 隆二, 奥野 ルミ, 大塚 仁, 松本 裕子, 賀澤 優, 中_ 典子, 中川 力, 川端 重忠.
    • 学会等名
      第14回学際大規模情報基盤共同利用・共同研究拠点シンポジウム
    • 国際学会
  • [学会発表] Identification of pneumococcal factors related to clinical symptoms through a genome-wide association study.2022

    • 著者名/発表者名
      Ono M, Yamaguchi M, Kawabata S
    • 学会等名
      International Union of Microbiological Societies The Online Edition 2022.
    • 国際学会
  • [学会発表] 肺炎球菌のニューモライシン依存的な鼻粘膜上皮バリア傷害と脳伝播機構の解析2022

    • 著者名/発表者名
      高原 悠樹, 住友 倫子, 河野 正充, 赤松 由佳子, 山口 雅也, 中田 匡宣, 保富 宗城, 川端 重忠.
    • 学会等名
      第52回 レンサ球菌研究会
  • [学会発表] 肺炎球菌を感染させた三次元肺組織モデルにおける上皮バリアの機能障害と炎症応答の解析2022

    • 著者名/発表者名
      赤松 由佳子,住友 倫子,高原 悠樹,山口 雅也,中田 匡宣,明石 満,川端 重忠.
    • 学会等名
      第64回 歯科基礎医学会学術大会
  • [学会発表] Streptococcus pneumoniae による肺炎において加齢が重症化に果たす機構の解明2022

    • 著者名/発表者名
      山口 雅也,小林 桃子,大野 誠之,川端 重忠.
    • 学会等名
      第64回 歯科基礎医学会学術大会
  • [学会発表] 自己融解酵素によるグラム陽性細菌の溶菌過程の高速AFM観察2022

    • 著者名/発表者名
      太田 悠夢,山下 隼人,東 孝太郎,山口 雅也,川端 重忠,阿部 真之.
    • 学会等名
      第60回 日本生物物理学会年会
  • [学会発表] バイオインフォマティクス研究ユニットの使い方:どのように情報解析を研究に組み込むか2022

    • 著者名/発表者名
      山口 雅也
    • 学会等名
      超実践的バイオインフォマティクスセミナー ~明日から研究に組み込める情報解析~
    • 招待講演
  • [学会発表] 交互積層細胞コーティング法を用いた三次元肺組織モデルの構築と感染モデルへの応用2022

    • 著者名/発表者名
      赤松 由佳子, 住友倫子, 高原悠樹, 広瀬雄二郎, 山口雅也, 中田匡宣, 秋山茂久, 明石満, 川端重忠.
    • 学会等名
      第75回 日本細菌学会関西支部総会
  • [学会発表] 病原レンサ球菌に対するデータ駆動型の病態解明2022

    • 著者名/発表者名
      山口 雅也
    • 学会等名
      第5回グローカル感染症研究セミナー
    • 招待講演

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公開日: 2023-12-25  

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