Investigating the roles of type IV pilus system in regulating enteric infection of bacterial pathogens

研究IV型菌毛系统在调节细菌病原体肠道感染中的作用

• 批准号: 21K07024
• 负责人: 河原 一樹
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K07024/
• 关键词: 腸管系病原菌; 定着; ETEC; IV型線毛システム; 分泌タンパク質; 構造生物学

薬剤耐性菌問題が深刻化する中、細菌が産生する病原因子を標的とした薬剤開発が注目されている。特に、さまざまな病原因子の中でも、病原菌の宿主定着に関与する細菌線毛は魅力的な創薬標的と考えられている。これまでの腸管毒素原性大腸菌（Enterotoxigenic Escherichia coli: ETEC）の研究から、ETECが産生するIVb型に分類される線毛が腸管上皮への付着及びその後の定着において重要な役割を担い、また、線毛先端部において当該線毛依存的に分泌されるタンパク質と相互作用することが付着能発現に必須であることを明らかにした。本研究では、この新たに見出された“線毛と分泌タンパク質とのインタープレイ”がETECを含む腸内細菌のIVb型線毛システムに共通した特徴であることを実証し、また、構造生物学的手法により各細菌の分泌タンパク質の機能を解明することを目的とする。得られた情報からIVb型線毛システムの腸内環境における役割りを考察し、細菌感染を阻害する新規薬剤開発へ向けた基盤情報を得る。これまでの配列情報解析の結果から、腸内細菌科に属する幅広い細菌が、IVb型線毛システムを保有することを見出し、分子系統樹解析の結果、上記インタープレイに関与すると予想される分泌タンパク質が、配列相同性は低い（10%程度）ものの9種類の系統に分類されることを明らかにした。各系統に属する代表的な分泌タンパク質について、立体構造決定に取り組み、令和4年度までに、3種類の系統に属する分泌タンパク質の立体構造決定に成功し、いずれもβサンドウィッチ型の基本骨格を採ることを明らかにした。また、Vibrio cholerae由来IVb型線毛システムのマイナーピリンと分泌タンパク質との複合体結晶構造を決定し、ETECで確認された線毛と分泌タンパク質との相互作用がコレラ菌にも共通していることを明らかにした。

随着耐药细菌的问题变得更加严重，靶向细菌产生的致病因素的药物的发展引起了人们的注意。在各种致病因素中，与病原体的宿主定植有关的细菌pili被认为是有吸引力的药物发现靶标。先前关于肠毒素大肠杆菌（ETEC）的研究表明，被归类为ETEC产生的IVB型的骨盆物种在依恋和随后的肠道上的肠道上具有重要作用，并在肠上皮上皮上殖民，并且与纤毛依赖的蛋白质相互作用的相互作用在cil的尖端中与纤毛依赖的方式相互作用。这项研究表明，这种新发现的“纤毛和分泌蛋白质的插图”是IVB型pili肠道细菌系统的共同特征，包括ETEC，旨在阐明使用结构生物学技术来阐明每种细菌的分泌蛋白的功能。获得的信息研究了IVB型pili系统在肠道环境中的作用，并为开发抑制细菌感染的新药物提供了基本信息。从先前的序列信息分析的结果中，我们发现，属于肠杆菌科家族的各种细菌具有IVB型PILI系统，并且由于分子系统发育树的分析，据透露，预计被预测的分泌的蛋白质涉及插入量，尽管它们具有低序列的不同序列，但它们具有低序列的家用学（差不多）。它一直在努力确定属于每个谱系的代表性分泌蛋白的三维结构，到2022财政年度，它已成功确定了属于三种菌株的分泌蛋白的三维结构，表明他们都将采用Beta Sandwich-Sandwich-Sandwich-Sandwich-fypepe基本骨架。我们还确定了源自弧形霍乱的IVB型菌毛系统的小pilin和分泌蛋白之间的复合物的晶体结构，并揭示了ETEC证实的菌毛和分泌蛋白之间的相互作用是B.霍乱芽孢杆菌的常见。

项目成果

コレラ菌が産生する分泌タンパク質とIV型線毛の相互作用解析

霍乱弧菌分泌蛋白与IV型菌毛的相互作用分析

• 发表时间: 2021
• 作者: 飯森南斗;沖大也;河原一樹;松田重輝;飯田哲也;吉田卓也;大久保忠恭;中村昇太
• 通讯作者: 中村昇太

外部環境に応答した腸管毒素原性大腸菌の可溶性定着因子分泌機構の解析

产肠毒素大肠杆菌响应外界环境可溶性定植因子分泌机制分析

• 发表时间: 2023
• 作者: 折田将輝;沖大也;飯森南斗;今井友也;松田重輝;飯田哲也;吉田卓也;大久保忠恭;中村昇太;河原一樹
• 通讯作者: 河原一樹

大阪大学大学院薬学研究科高分子化学分野

大阪大学药学研究科高分子化学系

腸管系病原菌が形成する IVb 型線毛を介した定着因子の分泌機構

肠道病原体IVb型菌毛分泌定植因子的机制

• 发表时间: 2023
• 作者: 沖大也;飯森 南斗;西海 遥夏;丸野 孝浩;内山 進;松田 重輝;飯田 哲也;河原 一樹;中村 昇太
• 通讯作者: 中村 昇太

Structural basis for type IVb pilus-dependent secretion of the colonization factor from Vibrio cholerae

霍乱弧菌定植因子 IVb 型菌毛依赖性分泌的结构基础

• 发表时间: 2022
• 作者: Oki Hiroya;Kawahara Kazuki;Iimori Minato;Nishiumi Haruka;Maruno Takahiro;Uchiyama Susumu;Yoshida Takuya;Ohkubo Tadayasu;Matsuda Shigeaki;Iida Tetsuya;Nakamura Shota
• 通讯作者: Nakamura Shota