感染機構研究部門 分子細菌学分野／堀口研究室
病原性細菌には、我々の体に感染すると発熱や炎症などの一般症状のほか麻痺や痙攣、咳発作や表皮剥脱、骨形成不全などの特異な病態を引き起こすものが存在します。細菌はこのような病態をなぜ引き起こすのでしょうか。また、このような病態はどのようにして起きるのでしょうか。分子細菌学分野では「細菌感染の特異性」をキーワードに、病原細菌の感染戦略や宿主特異性および特異病態の解析を通じて、感染と感染症の全貌解明を目指して研究を進めています。
病原体微生物の感染機序を明らかにする
百日咳をおこす百日咳菌（ Bordetella pertussis ） 、気管支敗血症菌（ B.bronchiseptica）、パラ百日咳菌（B. parapetussis）はボルデテラ属に属する代表的な病原細菌です。これらの菌は相同性の高い病原因子群を共通に持っているにもかかわらず、なぜか感染病態も宿主特異性も異なります。百日咳菌はヒトのみに感染し急性症状をおこすのに対し、気管支敗血症は多くの哺乳動物に慢性感染を起こします。研究室では、何がこのような宿主や症状の特異性を生み出すのか、その分子メカニズムについてゲノム情報をもとに解析をすすめています。また、ボルデテラ感染で共通に認められる特異症状である宿主の咳発作の発症メカニズムの解明も目指しています。
病態原因としての細菌毒素の機能を明らかにする
細菌感染症で見られる特異病態の多くは、細菌が産生する毒素によって起こることが知られています。このような細菌毒素は、宿主の体内に移行し、標的細胞に結合し、毒性を発するための全ての機能を兼ね備えた非常に多機能なタンパク質で、植物や動物がもつ毒素に比べ極めて特異性の高い、強い毒性を持ちます。
細菌毒素の持つ多機能性や強い毒性の分子レベルの背景を知るために、研究室では、細菌毒素タンパク質の構造と機能の解析や、その受容体同定により得られた情報をもとに、細菌感染病態の発生メカニズムを明らかにするべく研究を行っています。
病原体の感染と、感染に対する宿主の防御には、病原因子と宿主標的分子の相互作用、感染の素過程が存在します。しかし感染の全体像を把握するためには、素過程の解析だけでは不十分です。研究室では、病原因子解析で得られた知見を元に、「感染」という現象の全貌を明らかにするべく、感染動物モデルなど多角的なアプローチから研究を進めています。
メンバー
- 教授: 堀口 安彦
- 助教: 平松 征洋
- 助教: 西田 隆司
- 特任研究員: Dendi Krisna Nugraha
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最近の代表的な論文
- (1)Interference of flagellar rotation up-regulates the expression of small RNA contributing to Bordetella pertussis infection. Hiramatsu Y. et al., Science Advances (2022) 8(51):eade8971
(2)The Mechanism of Pertussis Cough Revealed by the Mouse-Coughing Model. Hiramatsu Y. et al., mBio (2022) 13(2):e0319721
(3)Bordetella dermonecrotic toxin is a neurotropic virulence factor that uses CaV3.1 as the cell surface receptor. Teruya S. et al. mBio (2020)11:e03146-19.
(4)Bordet‐Gengou agar medium supplemented with albumin‐containing biologics for cultivation of bordetellae. Hiramatsu Y. et al. Microbiology and Immunology (2019) 63(12):513-516.
(5)BspR/BtrA, an anti-σ factor, regulates the ability of Bordetella bronchiseptica to cause cough in rats. Nakamura K. et al. mSphere (2019) 4:e00093-19
(6)The Eukaryotic Host Factor 14-3-3 Inactivates Adenylate Cyclase Toxins of Bordetella bronchiseptica and B. parapertussis, but not B. pertussis. Fukui-Miyazaki A., et al., mBio (2018) 9:49–15.
(7) Ectopic Expression of O Antigen in Bordetella pertussis by a Novel Genomic Integration System. Ishigaki K., et al., mSphere (2018) 3:e00417–17–11.
(8) The bvg-repressed gene brtA, encoding biofilm-associated surface adhesin, is expressed during host infection by Bordetella bronchiseptica. Nishikawa S., et al., Microbiology and Immunology (2016)60(2)93-105.
