菌血症の発症および全身伝播に関与するレンサ球菌分子群の探索

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15H05012
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 川端 重忠 大阪大学, 歯学研究科, 教授 (50273694)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山口 雅也 大阪大学, 歯学研究科, 助教 (00714536) ; 住友 倫子 大阪大学, 歯学研究科, 助教 (50423421) ; 中田 匡宣 大阪大学, 歯学研究科, 准教授 (90444497)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: レンサ球菌

Outline of Annual Research Achievements

肺炎レンサ球菌やA群レンサ球菌は菌血症の患者から頻繁に単離される．これらのレンサ球菌種は様々な分泌タンパク質の働きにより，血流における免疫機構から回避するとともに生存する．しかし，血流への侵入機構や菌体が免疫を回避して全身に伝播する機構の詳細は不明である．そこで本研究では，血流への伝播と血中での生存に関わる細菌因子の解明を目的とした．
肺炎球菌は血液中から脳組織へ伝播し，髄膜炎を惹起する．脳組織への菌体の伝播に関与する細菌因子を探索し，調節因子候補を挙げた．遺伝子変異株を用いた解析から，血管内皮細胞への侵入を抑制することが明らかになった．さらに，補体因子を介する溶菌への抵抗性に関与するA群レンサ球菌の因子を検索した結果，タンパク質分解酵素であるPepOに着目した．組換えタンパク質を用いた解析により，PepOは補体古典経路で機能するC1qと親和性を有することが明らかになった．低pH条件下において，PepOは免疫グロブリンと競合してC1qと結合した．PepO 遺伝子の変異により，ヒト血清における菌体生存率は低下しただけでなく，菌体表層構造の不均一性が電子顕微鏡像で観察された．マウス皮膚感染モデルにおいて，PepO 遺伝子変異株感染マウスの病巣は野生株感染の場合と比較して縮小した．また，野生株と比較して，PepO 遺伝子変異株の感染による病巣では補体活性は上昇した．これらの結果から，PepOは補体免疫からの回避に寄与し，血中での菌体生存に関与することが示唆された．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

これまで，病原性レンサ球菌の血中での生存と伝播に関与する細菌因子群を挙げており，研究は概ね順調に進展していると考えられる．

Strategy for Future Research Activity

肺炎球菌とA群レンサ球菌の菌株について，上皮バリア通過能，上皮細胞への付着・侵入能，ヒト末梢血中での抗貪食能を継続して検討する．これまでに挙がった病原因子候補の遺伝子変異株を作製し，動物感染実験に供試することにより，生体内での機能と病原性への関与を検討する．また，これまでに明らかにした免疫回避因子の組換えタンパク質の構造解析を継続する．

Research Products

• [Journal Article] treptococcus pyogenes Endopeptidase O Contributes to Evasion from Complement-mediated Bacteriolysis via Binding to Human Complement Factor C1q (2017)
  • Author(s): Honda-Ogawa M., Sumitomo T., Mori Y., Hamd DT, Ogawa T., Yamaguchi M., Nakata M., Kawabata S.
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry Volume: 292 Pages: 4244-4254
  • DOI: 10.1074/jbc.M116.749275
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Streptococcus sanguinis induces neutrophil cell death by production of hydrogen peroxide. (2017)
  • Author(s): Sumioka, R., Nakata, M., Okahashi, N., Li, Y., Wada, S., Yamaguchi, M., Sumitomo, T., Hayashi, M., Kawabata, S.
  • Journal Title: PLoS One Volume: 12 Pages: e0172223
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0172223
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Microbiological assessment of effects of clinical mouth rinses on common oral microbes. (2017)
  • Author(s): Ogawa, T., Ogawa-Honda, M., Ikebe, K., Kawabata, S., Maeda, Y.
  • Journal Title: Journal of Oral Science Volume: - Pages: -
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Degradation of bradykinin by a metalloendopeptidase from Streptococcus pyogenes. (2016)
  • Author(s): Miyamoto, T., Akaike, T., Kawabata, S., Akuta, T., Taruki, C., Yoshitake, J., Hamada, S., Ota, F., Ikarashi, H., Yoshimura, K., Kamijo, R., Maeda, H.
  • Journal Title: Journal of Oral Biosciences Volume: 58 Pages: 167-172
  • DOI: 10.1016/j.job.2016.07.003
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Lysine and threonine biosynthesis from aspartate contributes to Staphylococcus aureus growth in calf serum. (2016)
  • Author(s): Oogai, Y., Yamaguchi, M., Kawada-Matsuo, M., Sumitomo, T., Kawabata, S., Komatsuzawa, H.
  • Journal Title: Applied and Environmental Microbiology Volume: 82 Pages: 6150-6157
  • DOI: 10.1128/AEM.01399-16
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Evolutionary inactivation of a sialidase ingroup B Streptococcus. (2016)
  • Author(s): Yamaguchi, M., Hirose, Y., Nakata, M., Uchiyama, S., Yamaguchi, Y., Goto, K., Sumitomo, T., Lewis, A., Kawabata, S., Nizet, V.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 6 Pages: 28852
  • DOI: 10.1038/srep28852
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Streptococcus oralis induces lysosomal impairment of macrophages via bacterial hydrogen peroxide. (2016)
  • Author(s): Okahashi, N., Nakata, M., Kuwata, H., Kawabata, S.
  • Journal Title: Infection and Immunity Volume: 84 Pages: 2042-2050
  • DOI: 10.1128/IAI.00134-16
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effects of extracellular pH on Dental Pulp Cells in Vitro. (2016)
  • Author(s): Hirose, Y., Yamaguchi, M., Kawabata, S., Murakami, M., Nakashima, M., Gotoh, M., Yamamoto, T.
  • Journal Title: Journal of Endodontics Volume: 42 Pages: 735-741
  • DOI: 10.1016/j.joen.2016.01.019
  • Peer Reviewed
• [Presentation] インフルエンザウイルス感染は化膿レンサ球菌の上皮バリア突破を亢進させる (2017)
  • Author(s): 住友倫子，中田匡宣，山口雅也，川端重忠
  • Organizer: 第90回日本細菌学会総会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2017-03-19 – 2017-03-21
• [Presentation] 肺炎球菌のメタロプロテアーゼZmpCは中枢系への菌の侵入を抑制する (2017)
  • Author(s): 山口雅也，広瀬雄二郎，明田幸宏，住友倫子，川端重忠
  • Organizer: 第90回日本細菌学会総会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2017-03-19 – 2017-03-21
• [Presentation] 化膿レンサ球菌のendopeptidaseOと補体C1qの相互作用が病原性に及ぼす影響 (2017)
  • Author(s): 本多真理子，住友倫子，山口雅也，中田匡宣，川端重忠
  • Organizer: 第90回日本細菌学会総会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2017-03-19 – 2017-03-21
• [Presentation] 肺炎球菌のCcs4は脳血管内皮細胞への侵入に寄与する病原因子である (2017)
  • Author(s): 広瀬雄二郎，山口雅也，後藤花奈，住友倫子，中田匡宣，川端重忠
  • Organizer: 第90回日本細菌学会総会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2017-03-19 – 2017-03-21
• [Presentation] Streptococcus pyogenesによる皮膚病変の形成機構に関する解析 (2016)
  • Author(s): 毛利泰士、住友倫子、松岡悠美、本多真理子、山口雅也、寺尾豊、中田匡宣、川端重忠
  • Organizer: 第69回 日本細菌学会関西支部総会
  • Place of Presentation: 大阪市立大学 杉本キャンパス 田中記念館（大阪府大阪市）
  • Year and Date: 2016-11-19 – 2016-11-19
• [Presentation] M3型 化膿レンサ球菌が産生する線毛タンパク質 FctA3の結晶構造解析 (2016)
  • Author(s): 寒川 剛、武部 克希、中田 匡宣、川端 重忠、鈴木 守
  • Organizer: 日本結晶学会平成28年度年会
  • Place of Presentation: 茨城県立県民文化センター（茨城県水戸市）
  • Year and Date: 2016-11-17 – 2016-11-18
• [Presentation] 肺炎球菌が発現する形質転換誘導性タンパク質Ccs4の病原性への関与 (2016)
  • Author(s): 広瀬雄二郎、山口雅也、後藤花奈、住友倫子、中田匡宣、川端重忠
  • Organizer: 第4回 口腔微生物研究会
  • Place of Presentation: 丸駒温泉旅館（北海道千歳市）
  • Year and Date: 2016-08-26 – 2016-08-27
• [Presentation] 環境温度の変化に対する肺炎球菌の適応と血中における菌体生存の関連 (2016)
  • Author(s): 中田匡宣、住友倫子、山口雅也、川端重忠
  • Organizer: 第58回 歯科基礎医学会学術大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター（北海道札幌市）
  • Year and Date: 2016-08-24 – 2016-08-26
• [Presentation] インフルエンザウイルス感染に伴い上皮表層に誘導されるGP96は化膿レンサ球菌の上皮細胞への付着を亢進させる (2016)
  • Author(s): 住友倫子、中田匡宣、毛利泰士、小川真理子、山口雅也、川端重忠
  • Organizer: 第58回 歯科基礎医学会学術大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベ8ンションセンター（北海道札幌市）
  • Year and Date: 2016-08-24 – 2016-08-26
• [Presentation] 肺炎球菌の菌体表層タンパクPfbAは宿主の自然免疫機構からの回避に寄与する (2016)
  • Author(s): 山口雅也、広瀬雄二郎、後藤花奈、住友倫子、中田匡宣、川端重忠
  • Organizer: 第58回 歯科基礎医学会学術大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター（北海道札幌市）
  • Year and Date: 2016-08-24 – 2016-08-26
• [Presentation] C1qとの相互作用を介する化膿レンサ球菌の補体免疫回避機構 (2016)
  • Author(s): 小川真理子、住友倫子、毛利泰士、山口雅也、中田匡宣、川端重忠
  • Organizer: 第58回 歯科基礎医学会学術大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター（北海道札幌市）
  • Year and Date: 2016-08-24 – 2016-08-26
• [Presentation] 形質転換誘導性タンパク質Ccs4がStreptococcus pneumoniae の病原性に与える影響 (2016)
  • Author(s): 広瀬雄二郎、山口雅也、後藤花奈、住友倫子、中田匡宣、川端重忠
  • Organizer: 第58回 歯科基礎医学会学術大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター（北海道札幌市）
  • Year and Date: 2016-08-24 – 2016-08-26
• [Presentation] Streptococcus oralis 由来の過酸化水素はマクロファージのリソソームを障害する (2016)
  • Author(s): 岡橋暢夫、中田匡宣、桑田啓貴、川端重忠
  • Organizer: 第58回 歯科基礎医学会学術大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター（北海道札幌市）
  • Year and Date: 2016-08-24 – 2016-08-26
• [Presentation] Streptococcus pyogenesが産生するendopeptidase OとC1qの結合による補体免疫回避機構 (2016)
  • Author(s): 本多真理子、住友倫子、毛利泰士、Dalia Hamd、山口雅也、中田匡宣、川端重忠
  • Organizer: 第48回 レンサ球菌研究会
  • Place of Presentation: 長崎大学（長崎県長崎市）
  • Year and Date: 2016-07-08 – 2016-07-09
• [Presentation] 分子進化解析を利用したB群レンサ球菌のシアル酸分解酵素が病原性に果たす役割の解明 (2016)
  • Author(s): 山口雅也、広瀬雄二郎、中田匡宣、後藤花奈、住友倫子、川端重忠
  • Organizer: 第63回 日本生化学会近畿支部例会
  • Place of Presentation: 神戸薬科大学（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2016-05-21 – 2016-05-21
• [Presentation] Involvement of Group A streptococcal endopeptidase O in evasion from complement-mediated bacteriolysis via binding to complement C1q (2016)
  • Author(s): Honda M, Sumitomo T, Mori Y, Yamaguchi M, Nakata M, and Kawabata S
  • Organizer: The 13th Korea-Japan International Symposium on Microbiology
  • Place of Presentation: The-K Hotel Gyeongju, Gyeongju city, Korea
  • Year and Date: 2016-05-12 – 2016-05-13
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] B群レンサ球菌におけるシアル酸分解酵素NonAの進化的な不活性化 (2016)
  • Author(s): 山口雅也、広瀬雄二郎、後藤花奈、住友倫子、川端重忠
  • Organizer: 第90回 日本感染症学会総会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター（宮城県仙台市)
  • Year and Date: 2016-04-15 – 2016-04-16
• [Book] Streptococcal Enolase and Immune Evasion, In Moonlighting proteins, Novel virulence factors in bacterial infections (2017)
  • Author(s): Yamaguchi M, Kawabata S
  • Total Pages: -
  • Publisher: Wiley Science
• [Remarks] 大阪大学大学院歯学研究科 口腔細菌学教室
  • URL: http://web.dent.osaka-u.ac.jp/~mcrbio/