Novel reactive persulfide-producing system in bacteria and its involvement in bacterial pathogenicity

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本研究では、細菌の活性イオウ代謝系に焦点をあて、活性イオウ分子種のオートファジー抑制作用ならびに細胞内殺菌回避を介する病原性発現機構を明らかにした。具体的には、細菌が産生する活性イオウ産生機構と活性イオウ分子によるオートファジー制御を解析した。我々が作製したネズミチフス菌の主要な硫化水素産生酵素であるチオ硫酸還元酵素および亜硫酸還元酵素の欠損株の活性イオウ分子の産生レベルを解析した結果、野生型と比べて各欠損株において、システインパースルフィド、グルタチオンパースルフィドをはじめとする各種活性イオウ分子産生量の有意な減少を認めた。さらにマウスマクロファージ細胞にネズミチフス菌の野生型および活性パースルフィド生成変異株を感染させ、オートファジー誘導と細胞内増殖を解析した結果、細菌由来の活性イオウ分子がオートファジーを抑制することが分かった。これらの結果から、ネズミチフス菌が産生する活性イオウ分子は、オートファジー誘導制御に重要な役割を果たしていることが示された。また、研究を進める中で得られた新知見として、グルタチオンポリスルフィドなどの酸化型イオウ分子が、マクロファージなどの食細胞が発現する誘導型一酸化窒素合成酵素（inducible isoform of nitric oxide synthase, iNOS）によりNADPH依存的な還元酸化反応により活性化され還元型活性パースルフィドが産生されることが分かってきた。また、iNOSの本来の代謝産物であるNOが、この活性パースルフィドと反応し、ニトロソパースルフィドなど、さらに化学的反応性の高まった活性代謝物が産生されことが明らかとなった。このことは、サルモネラなどの細胞内寄生において、菌体側から産生されるイオウ代謝物を、宿主のiNOS などが再活性化することで、病原菌の毒性制御と宿主の感染防御に寄与していることを示唆している。