宿主感染時に高発現する百日咳菌small RNAの機能解析

本研究の目的は、百日咳菌の感染性・病原性をsmall RNA（sRNA）による病原因子の発現制御の観点から解析することにある。申請者はこれまでに、百日咳菌の宿主感染時に発現量の増加するsRNA（Bpr4）が本菌の産生する主要な接着因子FHAの発現量を増加させ、宿主への感染を促す作用を示すことを見出している。また、昨年度までの成果として、百日咳菌のフラジェリンが何らかの宿主因子を感知することで、ベン毛の固定子（MotA）が細胞内膜に拡散され、DgcBとの結合を介してcyclic-di-GMPの合成を促し、RisK/RisAシステム依存的にBpr4の発現量が増加することを明らかにした。本年度は、Bpr4の発現増加に関与する宿主因子の同定を行った。細菌側の因子としてフラジェリンが関与していたことから、toll様受容体5（TLR5）の関与を疑ったが、TLR5欠損細胞に接着した百日咳菌でもBpr4の発現増加が見られたことから、他の宿主因子の関与を検討した。これまでに複数の細菌のフラジェリンが宿主細胞表面上のガングリオシドと結合することが報告されていたので、ガングリオシドとBpr4発現増加との関連を調べたところ、PPMP処置によりガングリオシドの産生を抑制させた培養細胞に接着した百日咳菌では、Bpr4の発現増加が抑制されていた。また、フラジェリンがガングリオシドに結合すると、ベン毛の回転運動が阻害され、その結果としてMotAの細胞内膜への拡散が引き起こされることが分かった。以上の結果より、百日咳菌が宿主細胞に接着すると同時にフラジェリンが宿主細胞膜上のガングリオシドと結合することでべん毛の回転が阻害され、Bpr4の発現増加に繋がるシグナル伝達システムが作動することが明らかとなった。

本研究の目的は、百日咳菌の感染性・病原性をsmall RNA（sRNA）による病原因子の発現制御の観点から解析することにある。申請者はこれまでに、百日咳菌の宿主感染時に発現量の増加するsRNA（Bpr4）が本菌の産生する主要な接着因子FHAの発現量を増加させ、宿主への感染を促す作用を示すことを見出している。また、昨年度までの成果として、百日咳菌のフラジェリンが何らかの宿主因子を感知することで、ベン毛の固定子（MotA）が細胞内膜に拡散され、DgcBとの結合を介してcyclic-di-GMPの合成を促し、RisK/RisAシステム依存的にBpr4の発現量が増加することを明らかにした。本年度は、Bpr4の発現増加に関与する宿主因子の同定を行った。細菌側の因子としてフラジェリンが関与していたことから、toll様受容体5（TLR5）の関与を疑ったが、TLR5欠損細胞に接着した百日咳菌でもBpr4の発現増加が見られたことから、他の宿主因子の関与を検討した。これまでに複数の細菌のフラジェリンが宿主細胞表面上のガングリオシドと結合することが報告されていたので、ガングリオシドとBpr4発現増加との関連を調べたところ、PPMP処置によりガングリオシドの産生を抑制させた培養細胞に接着した百日咳菌では、Bpr4の発現増加が抑制されていた。また、フラジェリンがガングリオシドに結合すると、ベン毛の回転運動が阻害され、その結果としてMotAの細胞内膜への拡散が引き起こされることが分かった。以上の結果より、百日咳菌が宿主細胞に接着すると同時にフラジェリンが宿主細胞膜上のガングリオシドと結合することでべん毛の回転が阻害され、Bpr4の発現増加に繋がるシグナル伝達システムが作動することが明らかとなった。