歯周病原菌における蛋白分解システムとその異常の分子レベル解析

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09877353
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 山本 健二 九州大学, 歯学部, 教授 (40091326)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中西 博 九州大学, 歯学部, 助手 (20155774)
• Keywords: Arg-gingipain / Lys-gingipain / システインプロテアーゼ / 歯周病原性プロテアーゼ / 蛋白分解システム / 酵素欠損変異体 / Prophyromonas gingivalis / グラム陰性嫌気性細菌

Research Abstract

歯周病の主要な病原性細菌の一つであるPorphyromonasginglvalisには細胞結合型および細胞外分泌型のさまざまなプロテアーゼが存在しており、本菌の重要な生理機能や病原性機能を担っていると考えられている。筆者らはこれまで本菌が産生する主要なプロテアーゼとして2つのユニークなシステインプロテアーゼ(ペプチド結合の切断の特異性からアルギニン特異的システインプロテアーゼArg-gingipain(RGP)およびリジン特異的システインプロテアーゼLys-gingipain(KGP)と呼んでいる)の生化学的ならびに遺伝学解析を通じて両酵素が本菌の病原性発現に必須の因子であることを明らかにしてきた。本年度は、RGPをコードする2つの遺伝子とKGPをコードする遺伝子の両方を同時欠損させた三重変異株を作成し、野生株ならびに前年度に作成したそれぞれの酵素の単一完全欠損株のもつ様々な機能に及ぼす影響を調べた。その結果、三重欠損株では細胞内にも細胞外にもまったくRGPおよびKGPの活性は認められず、タイプIコラーゲンや免疫グロブリンなどの分解活性も検出されなかった。さらに、この変異株は牛血清アルブミンのみを含む栄養培地では生育することができなかった。これらの結果から、RGPおよびKGPは栄養源やエネルギー源として利用するアミノ酸の産土や菌体内への取込みに必須であることが明らかにされた。一方筆者らは、前縁度の研究からrgpAおよびkgp遺伝子のC末端領域とヘムアグルチニン遺伝子hagAには本菌の血球凝集素活性やヘモグロビン結合に必要な接着ドメインが存在していることを明らかにしているが、本研究ではrgpA・kgp・hagA欠損三重変異株を作成して野生株のもつ血球凝集素活性やヘモグロビン結合活性に及ぼす影響を調べた。その結果、この変異株では血球凝集素活性もヘモグロビン結合活性もなく、これらの遺伝子産物が本菌の血球凝集能やヘモグロビン結合能に大きく貢献していることが示された。

Research Products

• [Publications] Nakayama K.et al.: "A hemoglobin receptor protein intragenetically encoded by the cysteine proteinase-encoding genes and the hemagglutinin-encoding gene of Prophyromonas gingivalis." Mol.Microbiol.27. 51-61 (1998)
• [Publications] Abe N.,et al.: "Biochemical and functional properties of lysine-specific cysteine proteinase (Lys-gingipain) as a virulence factor of Porphyromonas gingivalis." J.Biochem.123. 305-312 (1998)
• [Publications] Sastradipura D.F.,et al.: "Identification of cellular compartments involved in processing of cathepsin E in primary cultures of rat microglia." J.Neurochem.75. 2045-2056 (1998)
• [Publications] Ikeda S.,et al.: "Rapid degradation of cathepsin E in pre-Golgi compartments after tunicamcin treatment." Dentistry in Japan. 34. 41-43 (1998)
• [Publications] Okamoto K.et al.: "Involvement of a lysine-specific cysteine proteinase in hemoglobin adsorption and heme accumulation by Prophyromas gingivalis." J.Biol.Chem.273. 21225-21231 (1998)
• [Publications] Kadowaki T.,et al.: "Arg-gingipain acts as a major processing enzyme for various cell surface proteins in Porphyromonas gingivalis." J.Biol.Chem.273. 29072-29076 (1998)
• [Publications] Takai,N.et al.: "Involvement of caspase-like proteinases in apoptosis of neuronal PC12 cells and primary cultured microglia induced by 6-hydroxydopamine." J.Neurosci.Res.54. 214-222 (1998)
• [Publications] Tominaga,K.et al.: "Excitotoxin-induced neuronal death is associated with response of an unique intracellular aspartic proteinase cathepsin E." J.Neurochem.71. 2574-2584 (1998)
• [Publications] Nakanishi,H.et al.: "Hyperexcitability of amygdala neurons of senescence-accelerated mouse P10 revealed by electrophysiological and optical recordings in an in vitro slice preparation." Brain Research. 812. 142-149 (1998)
• [Publications] 山本健二、その他: "歯周病原性細菌Porphyromonas gingivalisが産生するシステインプロテアーゼの機能" 炎症. 18. 259-264 (1998)
• [Publications] 中西 博、山本健二: "神経脂肪およびミクログリアのプロテアーゼを介したニューロン死の制御." 日本薬理学会雑誌. 112. 77-78 (1998)
• [Publications] 右田啓介、その他: "バソプレシンによる最後野から弧束核への神経調節" 日本薬理学雑誌. 112. 148-152 (1998)
• [Publications] Yamamoto,Y.et al.: "Expression of NMDA-receptor dependent long-term potentiation in the neostriatal neurons in an in vitro slice after ethanol withdrawal of the rat." Neuroscience. in press. (1999)
• [Publications] Fukuda,T.et al.: "Novel non-apoptotic morphological changes in neurons of the mouse hippocampus followin transient hypoxic-ischemia." Neurosci.Res.in press. (1999)
• [Publications] Wang,H.-D.et al.: "Differential effect of Bcl-2 overexpression on hippocampal CA1 neurons and dentate granule cells following hypoxic-ischemia in the adult mice." J.Neurosci.Res.in press. (1999)
• [Publications] Nakanishi H.,and Yamamoto K.: "Cathepsin E in the central nervous system.Aspartic Proteinases(Ed:James M.N.G.)" Plenum Press,New York, 213-217 (1998)