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。

The problem of resistant bacteria is becoming more and more serious, and the development of pathogenic factors in bacteria is becoming more and more important. In particular, it is important to examine the origin of pathogenic factors and host fixation of pathogenic bacteria. The study of Enterotoxigenic Escherichia coli (ETEC) in this field shows that ETEC is classified into IVb type, and the hair of intestinal epithelium is closely related to the growth and development of ETEC. This study is a new discovery of the common characteristics of ETEC including IVb type of gut bacteria, and aims to clarify the function of secretion of various bacteria by means of structural biology. To obtain information on the development of new methods for the prevention of pathogenic bacteria in the intestinal environment The results of analysis of the sequence information of these species are shown in the table below. The results of molecular phylogenetic tree analysis show that the secretion and sequence identity of 9 species of Enterobacteriaceae are low (about 10%). Each system belongs to a group of three types of secretions, and the three types of secretions belong to a group of four types of systems. The crystal structure of Vibrio choleras was determined by the interaction between Vibrio choleras and its secretion.

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