2016 Fiscal Year Annual Research Report
A群レンサ球菌特異的糖鎖を認識するオートファジー誘導機構の解析
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16H05188
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
中川 一路 京都大学, 医学研究科, 教授 (70294113)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
野澤 孝志 京都大学, 医学研究科, 助教 (10598858)
相川 知宏 京都大学, 医学研究科, 助教 (70725499)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | A群レンサ球菌 / オートファジー / ゼノファジー / A群特異的糖鎖 / Rabタンパク質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
オートファジーは生理的な細胞内小器官の分解や、栄養飢餓時のアミノ酸供給源として機能しているが、宿主細胞内に侵入した菌は、細胞質に逃れる菌は選択性オートファジーによって認識される．この過程では、細菌がp62/NDP52などのアダプター分子を介してユビキチンと結合することで、オートファジーによって分解されているとされている．ところが、この菌体の排除に関わるオートファジーでは、菌の種類によって誘導されるオートファジーの様相が著しく異なることから、細胞内に、各菌を特異的に認識する機構が存在することが予測される．本研究では、菌体表層のユビキチン化に関わる部位の同定と宿主の新規ユビキチン化システムの同定を試みることで、細菌感染特異的なオートファジーの誘導・制御に関わる制御系を明らかとする．A群レンサ球菌の種特異的糖鎖合成系の酵素については、これまでのゲノム解析の結果から、糖鎖の合成そのものに関わる遺伝子群は、gacA, B, C, F, G, H, I, Kの８種類であることが分かっている．これらの８種の合成系の欠失変異体、および菌体表層の莢膜多糖の合成系であるhasA, B, Cの欠失変異体を作成し、各変異体を培養細胞に感染させ、経時的なユビキチンによる認識・オートファジーによる認識を共焦点レーザー顕微鏡により検討を行った．その結果，gacI変異体によってオートファゴソーム形成率の低下が認められた．この結果から，これまで考えられているアダプターモデル以外でも菌体表層の菌種特異的な糖鎖を認識してオートファゴソーム形成に導く経路の存在が推察される．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
糖鎖合成系は，菌体の表層構造だけでなく，細胞壁の合成にも関わっているため，当初の予定では，遺伝子破壊によって致死となる可能性も考えられた．当初予定した12の糖鎖遺伝子合計系のうち，必須であるA-Cについては，近縁種で必須遺伝子であることが報告されたが，実際にその欠失変異体はできていない．しかし，側鎖の合成系であるD-Lの９つの遺伝子については，欠失変異体およびその相補株の作成に成功した．また細胞への感染系を用いて，そのうちの複数の変異体で，宿主細胞内への侵入率はかわらないものの，著しくオートファゴソームの誘導が減弱する株が分離された．このうち，gacIの欠失変異体がもっともその減弱率が高く，親株に比較するとオートファゴソームそのものが小さく，また不完全な形成を示し，宿主細胞内での認識に菌体表層のA群特異的糖鎖が関わっていることが明らかとなった．
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| Strategy for Future Research Activity |
Ａ群レンサ球菌特異的な糖鎖がオートファジー誘導そのものに関わっている可能性が示唆されたため，その糖鎖の認識が何によって行われるのかについて予定どおり解析を進めていく．細胞内に侵入した菌のオートファジーによる認識は，これまでアダプターモデルと呼ばれ，ユビキチン化された菌が，アダプターと呼ばれるユビキチンとオートファゴソーム膜表層に存在するLC3との間に介在するタンパクが存在しておりオートファゴソームが誘導されているとされているが，なぜ細菌の表層がユビキチン化されるのかについては明らかとされていない．そこで，H29年度では，細胞内の糖鎖を認識してユビキチン化する酵素にも着目して，細胞内にはいった細菌の糖鎖認識メカニズムを明らかとする予定である．
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