う蝕原性細菌が誘発する全身疾患の制御に向けた新たな病原メカニズムの解明

2023 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21H03149
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 仲野 和彦 大阪大学, 大学院歯学研究科, 教授 (00379083)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大継 將寿 大阪大学, 大学院歯学研究科, 助教 (40803086) ; 野村 良太 広島大学, 医系科学研究科(歯), 教授 (90437385)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: Streptococcus mutans / コラーゲン結合タンパク / 脳動脈瘤 / 唾液検体 / PCR法 / エックス線結晶構造解析 / コラーゲン結合ドメイン

Outline of Annual Research Achievements

う蝕の主要な原因細菌である Streptococcus mutansは、約10～20％の頻度で菌体表層にコラーゲン結合タンパク（Collagen-binding protein; CBP）を発現している。CBP陽性S. mutansは様々な全身疾患に関与することが示されてきているが、その詳細なメカニズムは不明である。本研究では、脳動脈瘤に罹患した患者の唾液検体からCBP陽性S. mutansの検出を行い、疾患との関連性について検討した。また、CBP陽性S. mutansの抑制法の開発を目的として、CBPのコラーゲン結合領域に着目した構造解析を行った。
脳動脈瘤患者901名から唾液検体を採取し、PCR法によりCBPをコードする遺伝子を検出した。その結果、CBP陽性S. mutansの陽性率は、直径10 mm以上の脳動脈瘤よりも5 mm未満のすべての脳動脈瘤で有意に高かった（P<0.05）。このことから、CBP陽性S. mutansの検出率は脳動脈瘤の大きさに比例するのではなく、大きくなる前に破裂する脆弱な脳動脈瘤の形成に関わっている可能性が示唆された。
CBPのコラーゲン結合能を担うコラーゲン結合ドメイン（CBD）に焦点を当て、エックス線結晶構造解析を行なったところ、CBDはN1、Linker、N2、Latchの４つのドメインから構成されることが明らかとなった。N1、Linker、およびN2は、コラーゲン分子を包み込むリング構造を形成し、LatchはN1と相互作用してリングを留める構造を形成していた。CBDの各ドメインのコラーゲン結合能をELISA法により分析したところ、N1、Linker、N2のいずれかを欠失させることでコラーゲン結合能が失われたことから、これらの構造がコラーゲン結合能に必須であることが明らかとなった。

Research Progress Status

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Inhibitory effects of shikonin dispersion, an extract of Lithospermum erythrorhizon encapsulated in β-1,3-1,6 glucan, on Streptococcus mutans and non-mutans Streptococci (2024)
  • Author(s): Nomura R., Suehiro Y., Tojo F., Matayoshi S., Okawa R., Hamada M., Naka S., Matsumoto-Nakano M., Unesaki R., Koumoto K., Kawauchi K., Nishikata T., Akitomo T., Mitsuhata C., Yagi M., Mizoguchi T., Fujikawa K., Taniguchi T., Nakano K.
  • Journal Title: International Journal of Molecular Sciences Volume: 25(2) Pages: 1075
  • DOI: 10.3390/ijms25021075.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Is oral Streptococcus mutans with collagen-binding protein a risk factor for intracranial aneurysm rupture or formation? (2024)
  • Author(s): Nakatogawa H., Hokamura K., Nomura R., Nakano K., Umemura K., Morita A., Homma Y., Tanaka T.
  • Journal Title: Cerebrovascular Diseases Volume: - Pages: -
  • DOI: 10.1159/000536203.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Development of rat caries-induced pulpitis model for vital pulp therapy (2023)
  • Author(s): Huang H., Okamoto M., Watanabe M., Matsumoto S., Moriyama K., Komichi S., Ali M., Matayoshi S., Nomura R., Nakano K., Takahashi Y., Hayashi M.
  • Journal Title: Journal of Dental Research Volume: 102(5) Pages: 574-582
  • DOI: 10.1177/00220345221150383.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Inhibitory effect of adsorption of Streptococcus mutans onto scallop-derived hydroxyapatite (2023)
  • Author(s): Usuda M., Kametani M., Hamada M., Suehiro Y., Matayoshi S., Okawa R., Naka S., Matsumoto-Nakano, M., Akitomo, T., Mitsuhata, C., Koumoto, K., Kawauchi K., Nishikata T., Yagi M., Mizoguchi T., Fujikawa K., Taniguchi T., Nakano K., Nomura R.
  • Journal Title: International Journal of Molecular Sciences Volume: 24(14) Pages: 11371
  • DOI: 10.3390/ijms241411371.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Structure, stability and binding properties of collagen-binding domains from Streptococcus mutans (2023)
  • Author(s): Nishi A., Matsui H., Hirata A., Mukaiyama A., Tanaka S., Yoshizawa T., Matsumura H., Nomura R., Nakano K., Takano K.
  • Journal Title: Chemistry Volume: 5(3) Pages: 1911-1920
  • DOI: 10.3390/chemistry5030130
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Interaction of essential oils in Citrus unshiu to cause inhibition of Streptococcus mutans bacterial growth (2023)
  • Author(s): Okuda M., Ohata J., Matayoshi S., Nomura R., Nakano K.
  • Organizer: Korean Academy of Pediatric Dentistry 2023 Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Contributions of Streptococcus mutans to dental caries and infective endocarditis (2023)
  • Author(s): Suehiro Y., Matayoshi S., Otsugu M., Nomura R., Nakano K.
  • Organizer: Korean Academy of Pediatric Dentistry 2023 Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] IgA adherence to Streptococcus mutans Cnm for IgA nephropathy onset (2023)
  • Author(s): Matsuoka D., Suehara K., Naka S., Misaki T., Nagasawa Y., Ito S., Nomura R., Nakano K.
  • Organizer: 101st General Session & Exhibition of the IADR
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Serum agglutinating ability of Streptococcus mutans killed by antibiotic (2023)
  • Author(s): Suehiro Y., Matayoshi S., Otsugu M., Nomura R., Nakano K.
  • Organizer: 101st General Session & Exhibition of the IADR
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Inhibitory effects of S-PRG filler eluate on acid tolerance of Streptococcus mutans (2023)
  • Author(s): Usuda M., Kametani M., Akitomo T., Nakano M., Suehiro Y., Matayoshi S., Mitsuhata C., Nakano K., Nomura R.
  • Organizer: 29th IAPD Congress
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Pathogenicity of collagen-binding protein in Streptococcus mutans (2023)
  • Author(s): Matsuoka D., Naka S., Goto K., Nomura R., Nakano K., Matsumoto-Nakano M.
  • Organizer: 29th IAPD Congress
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Cariology and systemic disorder collagen-binding properties of killed Streptococcus mutans strains (2023)
  • Author(s): Suehiro Y., Matayoshi S., Otsugu M., Nomura R., Nakano K.
  • Organizer: 29th IAPD Congress
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Evaluation of killed Streptococcus mutans strains by fluorescence microscopy (2023)
  • Author(s): Mikasa Y., Suehiro Y., Matayoshi S., Otsugu M., Nomura R., Nakano K.
  • Organizer: 32nd Annual Conference of the Taiwan Academy of Pediatric Dentistry
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Possible mediation of tonsils to IgA nephropathy caused by cnm-positive Streptococcus mutans, a major pathogen of dental caries (2023)
  • Author(s): Misaki T., Naka S., Nagasawa Y., Matsuoka D., Matayoshi S., Ito S., Nomura R., Matsumoto-Nakano M., Nakano K.
  • Organizer: 17th International symposium on IgA nephropathy (IIgAN)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] cnm-positive Streptococcus mutans, a major pathogen of dental caries may cause IgA nephropathy via tonsils (2023)
  • Author(s): Misaki T., Naka S., Nagasawa Y., Matsuoka D., Matayoshi S., Ito S., Nomura R., Matsumoto-Nakano M., Nakano K.
  • Organizer: The Kidney Week 2023
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Collagen-binding protein pathogenicity in rat model of IgA nephropathy (2023)
  • Author(s): Suehara K., Matsuoka D., Naka S., Misaki T., Nagasawa Y., Ito S., Nomura R., Nakano K., Matsumoto-Nakano M.
  • Organizer: Japanese Association for Dental Research (JADR)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Inhibitory mechanisms of S-PRG filler eluate on Streptococcus mutans in the presence of sucrose (2023)
  • Author(s): Usuda M., Kametani M., Akitomo T., Nakano M., Suehiro Y., Matayoshi S., Mitsuhata C., Nakano K., Nomura R.
  • Organizer: 第61回日本小児歯科学会大会
• [Presentation] 死菌処理によるStreptococcus mutansのコラーゲン結合能への影響 (2023)
  • Author(s): 末廣雄登，又吉紗綾，大継將寿，野村良太，仲野和彦
  • Organizer: 第61回日本小児歯科学会大会
• [Presentation] コラーゲン結合タンパクCnmとヒトIgAの結合に関する分子生物学的検討 (2023)
  • Author(s): 松岡大貴，仲 周平，後藤花奈，野村良太，仲野和彦，仲野道代
  • Organizer: 第61回日本小児歯科学会大会
• [Presentation] 小児におけるコラーゲン結合タンパク陽性Streptococcus mutans株の分布と齲蝕罹患との関係 (2023)
  • Author(s): 奥田真琴，又吉紗綾，東條文和，仲 周平，仲野道代，野村良太，仲野和彦
  • Organizer: 第61回日本小児歯科学会大会
• [Presentation] 口腔内のcnm遺伝子陽性S. mutansとIgA腎症患者の糖鎖異常IgA沈着の関連性 (2023)
  • Author(s): 三﨑 太郎, 仲 周平, 鈴木 仁, 李 明峰, 青木 良輔, 長澤 康行, 松岡 大貴, 伊藤 誓悟, 野村 良太, 仲野 道代, 鈴木 祐介, 仲野 和彦
  • Organizer: 第 66 回日本腎臓学会学術総会
• [Presentation] 廃棄される貝殻から生成したハイドロキシアパタイトの Streptococcus mutans に対する抑制効果メカニズムの検討 (2023)
  • Author(s): 金木亜美，小川将史，臼田桃子，亀谷茉莉子，秋友達哉，末廣雄登，又吉紗綾，仲 周平，大川玲奈，光畑智恵子，仲野道代，仲野和彦，野村良太
  • Organizer: 第42回日本小児歯科学会中四国地方会大会
• [Presentation] 柑橘果皮エキスの Streptococcus mutans に対する抗菌効果の検討 (2023)
  • Author(s): 日下 知，秋友達哉，臼田桃子，亀谷茉莉子，光畑智恵子，仲野和彦，野村良太
  • Organizer: 第42回日本小児歯科学会中四国地方会大会