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ボツリヌス毒素の体内侵入に関わる小腸上皮細胞への結合機序の解明

阐明肉毒杆菌毒素与小肠上皮细胞的结合机制与其进入体内相关

基本信息

批准号：
11J10275
负责人：
犬井健
金额：
$ 0.83万
依托单位：
Tokyo University of Agriculture
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2012
项目状态：
已结题

项目摘要

食中毒の原因物質であるボツリヌス毒素は、汚染食品中で5種類のタンパク質成分(BoNT、NTNHA、HA-70、HA-33、HA-17)から構成される毒素複合体として存在する。経口摂取されたボツリヌス毒素複合体は、おもにHA-33の糖認識能により小腸上皮細胞表面の受容体糖鎖に結合し、体内へ侵入すると考えられているが、その結合機序は明らかにされていない。本年度は、小角X線散乱法(SAXS)を用い、3種類の単糖(N-アセチルノイラミン酸、ガラクトース、グルコース)非存在下および存在下におけるボツリヌスD型菌4947株由来HA-33/HA-17複合体の溶液構造を解析した。HA-33/HA-17複合体の結晶構造は、球状をした1分子のHA-17にダンベル状のHA-33が2分子結合し、V字型をしている。SAXS解析の結果、糖非存在下で、HA-33/HA-17複合体は"く"の字型をしており、HA-33/HA-17複合体の結晶構造を当てはめた結果、2分子のHA-33分子がHA-17を支点として折れ曲がっていると推測された。一方、糖存在下では、2分子のHA-33分子がHA-17を支点として左右に大きく開いた形、あるいはHA-33とHA-17が一直線状に伸びた形をしていると推測された。この様に、HA-33/HA-17複合体の溶液構造は糖の存在の有無によって明らかに異なった。このことから、ボツリヌス毒素複合体が小腸上皮細胞表面の糖鎖に結合する際に、HA-33/HA-17複合体の溶液構造が変化することが示唆された。さらに、NTNHAおよびHA-33を試料に用い、ラット小腸上皮細胞から抽出した膜タンパク質と混合後、免疫沈降を行い、受容体の可能性があるタンパク質のバンドをSDS-PAGE上で検出した。これらの研究実績は、ボツリヌス毒素の体内侵入に関わる小腸上皮細胞への結合機序の解明に寄与する。

The causative substances of food poisoning include 5 kinds of toxic components (BoNT, NTNHA, HA-70, HA-33, HA-17) in contaminated food. The binding mechanism of HA-33, a carbohydrate recognition protein, to the receptor glycan on the surface of small intestinal epithelial cells and to the receptor glycan in vivo, was investigated. In this year, the solution structure of HA-33/HA-17 complex was analyzed by SAXS in the absence and presence of 4947 strains of type D bacteria. The crystal structure of HA-33/HA-17 complex is composed of one molecule of HA-17 and two molecules of HA-33. SAXS analysis results, in the presence of sugar, HA-33/HA-17 complex, HA-33/HA-17 complex crystal structure, HA-33 molecule, HA-17 molecule, pivot, folding, speculation. In the presence of sugar, HA-33 molecules are formed in a straight line with HA-17 as the fulcrum. The solution structure of HA-33/HA-17 complex is different from that of HA-33/HA-17 complex The HA-33/HA-17 complex solution structure was transformed when the HA-33/HA-17 toxin complex bound to the carbohydrate lock on the surface of intestinal epithelial cells. In addition, NTNHA and HA-33 were used in the preparation of small intestinal epithelial cells. After membrane extraction and mixing, immune sedimentation was carried out. The possibility of receptor was detected on SDS-PAGE. The results of this study indicate that the binding mechanism of small intestinal epithelial cells is related to the invasion of toxins in vivo.