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1 大阪大微物病研究所 / Research Institute for Microbial Diseases IS Winter 微物病研究所は 1934 年に大阪大に設置され 微物病 キーワードに感染や免疫系がん研究分野における基礎研究推進してきまし 現在はこれら研究分野に加え遺伝子工ゲノム解析環境応答ど多様分野研究展開しています は研究所における研究成果ど研究所 今 皆さんにお伝えする冊子です Contents p2 p4 p5 p6 p7 [ 特集 ] 病原体感染戦略探る [ 研究成果 1 ] 受精メカニズム探る : 精子と卵子出会いとは? [ 研究成果 2 ] 細胞膜から遊離して働く GPI-AP RIMD ニュース 各賞受賞 微研業績報告会開催 微研微研開催 未来基金ご案内 平成 29 年 (2017 年 )1 月 18 日行 / 編集 行 : 大阪大微物病研究所広報室 大阪府吹田市山田丘 3-1 TEL: 06(6879)8357 FAX: 06(6879)8360 へご意見お問い合わせは biken-pr@biken.osaka-u.ac.jp までお寄せください

2 2017 Winter 2017 Winter 細菌 Bacteria 細菌毒素病原性持つ細菌には我々体に感染すると熱や炎ど他に麻 痺や痙攣咳作表皮剥脱骨形成不全ど特殊状引き起こすもがいます これら病態多くは細菌が持つ毒素によって起こります 細菌毒素とは宿主体内に入り込み標的細胞に結合し毒性するめに必要機能すべて持つという非常に多機能分子です っ一つでこれほど多機能分子は他にはかかありません 微研ではこん毒素研究しています パスツレラ毒素 Pasteurella multocida toxin 人畜共通感染原因菌として知られるパスツレラ ムルトシダとい う細菌毒素です ボルデテラ属細菌毒素 ( ボルデテラ壊死毒 ) とともにブタ萎縮性鼻炎特徴的状である 鼻まがり に関与し骨形成不全引き起こすことがわかっています 毒素タンパク質構造は本研究所堀口安彦らが決定しまし 堀口教授いわく細菌毒素立体構造は 機能に裏打ちされ造形美がまばゆいばかり C3 ドメイン毒性揮するめに必要部位 C1 ドメイン毒素が標的分子存在する細胞質膜内側に集積するめに必要部位 C2 ドメイン C1 と C3 とついで構造維持するに必要部位と考えられているが詳細は不明 トロイ木馬構造 by 堀口教授 C3 が頭 C1 が前足 C2 が体 + 後ろ足で馬ように見えませんか? 本研究所ではこよう細菌毒素始め細菌が感染し病態原因とるメカニズムについて研究進めています エフェクター病原体中には 分泌装置 と呼ばれる装置で細胞中に直接病原因子 とる分子 ( エフェクター ) 注入する細菌がいます 微研ではこん細菌研究しています 腸炎ビブリオ Vibrio parahaemolyticus 1950 年に大阪府でし しら 宿主細胞 エフェクター直接注入 す食中毒事件 きっかけに本研究所藤野恒三郎教授 ( 当時 ) が見しまし Ⅲ 型分泌装置そ後全ゲノム解析により腸炎ビブリオはⅢ 型分泌装置という注射器ようタンパク質複合体で私達細胞内腸炎ビブリオに直接エフェクター注入し下痢ど状ひきおこすことが明らかにりまし 本研究所ではこ他にⅣ 型分泌装置持つレジオネラども研究しています 腸炎ビブリオ 特集 病原体感染戦略探る 細菌やウイルス寄虫どには私ち体に侵入し病気原因とる病原体とるもがいま す 病原体は実に様々方法で私ち体に感染し様々状引き起こします 微物病研究所では病原体が私ち体でどように病気引き起こすかそ原因やメカニズ ム明らかにすべく研究に取り組んできまし 病原体は私ちに備わるシステム実に巧妙に利用して感染します そ戦術はまるで私ち体や細胞私ちよりも知りつくしてるかようです これらメカニズム解明は病原体によりする病気治療法や予防法開に役立つことはもちろん私ち体や細胞理解めに非常に重要知見もらし得るです 寄虫 Parasites 寄胞マラリア原虫やトキソプラズマ原虫ど寄 虫は私達細胞中に入り込み膜で囲まれ寄胞という構造物つくります 細胞という家中にあるテントようイメージです 原虫は寄胞で細胞免疫システムから攻撃防ぎ安全確保し上で必要タンパク質ど分泌して栄養分摂取し増殖します 微物病研究所ではマラリア原虫表面タンパク質 SERA5 に着目し BK-SE36 マラリアワクチン開進めています まトキソプラズマ原虫感染機構に着目し病原体に対する免疫システム全貌明らかにすべく研究しています 蛍光タンパク質現するレオウイルスに感染し細胞 リング期トロフォゾイト期シゾント期メロゾイト期赤血球中で増殖するマラリア原虫 ( 紫 ) マラリア原虫は赤血球中で形態変化させがら成長します マクロファージ ( 赤 ) 中で増殖するトキソプラズマ原虫 ( 緑 ) ウイルス Viruses 私ち細胞システム利用ウイルスは核酸 (DNA まは RNA) とそれ包む殻という極めてシ ンプル構造しています 自分だけでは自身複製することはもちろんタンパク質合成することすら出来ません ウイルスは細胞に入りこんだ後細胞に酵素やタンパク質合成システムちゃっかり利用して自己複製し増殖するです ウイルスが実に巧みに細胞システム利用する様はまるで私達細胞熟知しているかようです 微研ではこんウイルス研究しています C 型肝炎ウイルス Hepatitis C Virus C 型肝炎ウイルス (HCV) は肝硬変や肝細胞癌主要原因ウイルスで国内では約 180 万人世界で 1 億 7 千万人も感染者が存在すると推測されています HCV は細胞に侵入すると細胞タンパク質合成システム利用して自ら RNA タンパク質に翻訳し細胞タンパク質分解酵素や細胞内小器官利用して増殖します 脱殻ウイルス RNA が放出される 哺乳類ウイルス Mammalian orthoreoviruses Ras というがん遺伝子が活性化しているタイプ腫瘍細胞で選択的に増殖し細胞溶解するという興味深い特徴持つウイルスです 本研究所小林剛准教授らグループはこレオウイルス人工的に作製する実験系確立しウイルス活用しがん治療法開目指して研究進めています レオウイルス全ゲノム 侵入 ウイルスゲノム培養細胞内に遺伝子導入 放出 自己複製 増殖 小胞体でタンパク質合成 ウイルス産 遺伝子改変ウイルスどにより安全で治療効果高いウイルス開目指しています 微物病研究所ではこれらウイルス他にヒト免疫不全疾患ウイルス (HIV) や重急性呼吸器候群原因とる SARS コロナウイルスど様々ウイルス研究展開し感染メカニズム解明や治療法開目指し研究展開しています こよう病原体感染戦略に対し私ちはどように体守っているでしょうか? 体守る免疫機構については次号 で特集します お楽しみに! 2 3

3 2017 Winter 2017 Winter 研究成果 1 英国 Nature Communications 誌に 2016 年 7 月に掲載 受精メカニズム探る : 精子と卵子出会いとは? 命プロセスは精子と卵子が結びつく 受精 から始まります こ極めて重要現象は非常に厳密に制御されています 今回は精子と卵子結合と融合担うタンパク質分子レベルで解析し研究報告です 東京大研究チームとともに中心的に研究進め遺伝子機能解析分野 ( 伊川研 ) 佐藤裕公助教に詳細伺いまし 研究成果 2 米国 Journal of Cell Biology 誌に 2016 年 12 月に掲載 細胞から遊離して働く GPI-AP GPI( グリコシルホスファチジルイノシトール ) とはタンパク質末端に取り付けられる糖脂質です GPI 持つタンパク質 (GPI-anchored protein GPI-AP) は体内に 150 種類もあり様々役割果しています 今回は GPI 部分が切断されて働く GPI-AP について研究です 中心的に研究進め藤田盛久博士 ( 現中国江南大教授元免疫不全疾患研究分野 ( 木下研 ) 助教 ) にお話伺いまし ヒト含む哺乳類受精では精子表面と卵子表面にあるタンパク質が相互作用します 精子と卵子融合に必須タンパク質として本研究所遺伝子機能解析分野 ( 当時は岡部研 ) が 2005 年に精子側 IZUMO (IZUMO1) という膜タンパク質世界で初めて同定しまし IZUMO という名前は縁結び出雲大社にちんでいます 一方 IZUMO1 パートナーとる卵子側タンパク質は JUNO という膜タンパク質でこちらは結婚活守護するギリシャ神話女神名前とっています 今回表論文は岡部研流れくむ伊川研において JUNO ど部分が IZUMO1 と結合するか分子レベルで明らかにし研究です 佐藤裕公助教 ( 写真 ): 岡部さん 伊川さん ( 1) が行われ IZUMO1 同定ように岡部研頃から私達は遺伝子組換え動物作り個体レベルで哺乳類殖メカニズム研究してきまし 近年ではゲノム編集技術導入により研究スピードが加速しています 今回は東京大理研究科濡木理先から共同研究話いだきまし 濡木研ではマウス JUNO タンパク質立体構造決定に成功され IZUMO1 と結合する部位予測に取り組んでおられまし 私ちは得意としている遺伝子操作技術と殖細胞用い実験によって JUNO と IZUMO1 結合メカニズム明らかにするべく共同研究進めまし 世界的に激しい競争中実験効率上げデータ得る伊川研ではまず JUNO 遺伝子欠損させマウス作製しそマウスから卵子採取し体外受精して精子と卵子融合解析されまし マウスや殖細胞用い実験は伊川研得意とするところですが今回は非常に苦労があっそうです 佐藤助教 : 排卵後卵子は採取も操作もしやすいですが今回研究は卵巣中にある排卵前未成熟卵にさまざまに工夫し JUNO( 2) mrna 導入する必要がありま し ところが未成熟卵は非常に壊れやすくピンセットやガラス針で触れだけですぐ壊れてしまいます 実は JUNO と IZUMO1 結合に関する研究は世界的厳しい競争中にありまし 実際私達も含め同時期にヒトやマウス JUNO / IZUMO1 構造に関する論文が 4 報表されています しかし JUNO1 遺伝子欠損マウスは不妊でかか増えませんし卵は壊れてしまう 効率よくデータ得るめに未成熟卵前に道具 ( ガラス針ど ) や培地 ( 浸透圧や添加物ど ) ど一つずつ慎重かつ迅速に条件変え最終的には通常3~4 倍数胚が得られるようにりまし 条件検討は実験最も大変ところですがとても楽しくもあります ま卵子はとても美しく顕微鏡覗いていて飽きいが助かりまし 精子と卵子用いて理機能確認できこと意義同時期に表され論文うち培養細胞に留まらず精子と卵子用いて実験的に証明できは私ちだけでし タンパク質構造解析から予測し理的機能確かめられことは非常に誇らしくチャンスくださっ先方に感謝しています JUNO と IZUMO1 結合部位がわかればそ結合阻害する或いは促進する薬剤開が可能にります 本研究が進み避妊薬や不妊薬開につがることで不妊治療どに大き貢献もらすかもしれません 今後研究展が期待されます ( 1) 岡部さんと伊川さん岡部さん : 岡部勝前 遺伝子機能解析分野教授 ( 現 招へい研究員 ) 伊川さん : 伊川正人現 遺伝子機能解析分野教授 ( 兼任 ) 通常大研究室では教授は 先 と呼ばれることがほとんどですが遺伝子機能解析分野では先用いい習慣があります ( 2) さまざまに工夫し JUNO IZUMO1 が結合すると予測される部位アミノ酸人工的に変異させ JUNO アミノ酸変異により受精がみられければそアミノ酸が IZUMO1 と結合に必須アミノ酸と予測できる 細胞内タンパク質は糖が付加されりリン酸が付加されりど様々 印 がついています GPI もそよう印一つでタンパク質細胞膜上につぐ錨 ( アンカー ) 役割しています 今回研究では GPI 部分切断する酵素同定し GPI-AP が必要に応じて切断されもと細胞から離れて働くこと明らかにしまし 藤田博士 ( 写真 ): 木下研では GPI アンカー医と物 テーマに 25 年以上研究しております GPI アンカー研究に関する貢献は世界一と言って良いと思います 2007 年に私ちは PGAP3 という GPI 脂質構造改変する酵素同定しまし 今回はそ PGAP3 と同じファミリーに属する PGAP6 という遺伝子同定し解析しまし まず PGAP6 遺伝子培養細胞に現させてみると一部 GPI-AP が細胞表面から減少することがわかりまし PGAP6 は細胞表面にあるタンパク質でしで GPI-AP GPI 部分切断して GPI-AP 細胞外に遊離させているからではいかと考えまし 150 種類以上 GPI-AP が存在していますがそ中で切断受けて細胞膜から遊離すると報告あるタンパク質一つずつ調べていき CRIPTO という胚に重要 GPI-AP が PGAP6 によって最もよく切断されることがわかりまし これまで GPI 部分が切断される例はいくつか知られていましが今回ように PGAP6 によって切断され CRIPTO が他細胞で働くこと示しは私達が初めてです 研究すすめるにあり苦労しところはありますか? 藤田博士 : PGAP6 ノックアウトマウスがまれず体で解析がかかできかっことです PGAP6 欠損させてしまうとに重篤障害がおき胎致死にってしまうです 私はマウス胚解析経験もありませんしどうしもだろうと思っておりまし 幸運にも阪大内で共同研究先見つけることができ PGAP6 ノックアウトマウス胚が CRIPTO ノックアウトし胚と同様表現型であることが分かりまし 先は最近中国江南大に移動されまし ご自身にとって研究魅力や今後展開について教えて下さい 藤田博士 : GPI は糖鎖と脂質からできておりそれがタンパク質と結合して GPI-AP にります ですで GPI 通して糖鎖や脂質タンパク質機能や解析法幅広く知ることができまし ま免疫細胞細胞表面細菌やウイルスど病原体でも GPI-AP は重要役割果していますで免疫や感染についてもぶことができまし こういっ一つ分子から広がり持つテーマであることが魅力だと思います そおかげでいろいろ解析手法や知識ぶことができ現在研究にも役立っていると思います 現在は GPI 研究続けつつこ研究から派し新しいテーマにも挑戦しているところです こ研究は藤田教授とともに大院李健熺さんもともに研究進めまし 李健熺さん : 私は大院として藤田先から実験や研究進め方びがらプロジェクト進めまし 藤田先も言われている通りマウス解析には苦労しましが共同研究にり新しいことびがら最後に良い結果得ることが出来まし まだ未解明部分がありますがこ研究により膜から遊離し GPI-AP が機能性有すること証明しことに重要意味があると考えています GPI があることでタンパク質は機能する場所やタイミングど多様制御うけます こ精密制御機構が我々体適切に維持しているです これら制御機構全貌解明目指して研究者が日々切磋琢磨しています 4 5

4 2017 Winter 微研 News Update 本研究所教員 大院が各賞受賞 研究室名 受賞者名 受賞名 分子細菌分野 石垣佳祐 大院 第 159 回日本獣医会術集会 若手奨励賞 分子ウイルス分野 岡本徹 助教 第 64 回日本ウイルス会 杉浦奨励賞 分子ウイルス分野 上村健太朗 大院 第 64 回日本ウイルス会 ベストポスター賞 情報伝達分野 村松史隆 大院 情報伝達分野 木戸屋浩康 助教 ご支援お願い けにります 研における研究助 微 が ト ー ポ サ あ Trainee Travel Awards to XIXth IVBM Meeting, 19th International Vascular Biology Meeting 研究 疫腫瘍における 感染や病原体免 来 以 設 創 年 34 チン開やが 微物病研究所は19 メカニズムワク よる に 体 原 病 原体見や 推 進し新病 貢献してきまし 分野において大きく 科 命 ど して研究 見 ん遺伝子 用 共同研究拠点と や国立大共同利 成 育 材 人 究 研 ま国内外における 能しています 備 施設としても機 動さらる充実 者要請に応える設 展させ教育研究活 み 組 取り 基金 はこよう 微 物病研究所で 金大 阪 大未 来 材 育成 支 援事 業 基 人 策 対 究 研 感 染 すようよろし 図るめ今 般 きご支援賜りま 趣旨にご賛同いだ 業 事 本 卒 何 に立ち上げまし Trainee Travel Awards to XIXth IVBM Meeting, 19th International Vascular Biology Meeting 第 39 回日本分子物会年会 優秀ポスター賞 分子細菌分野 石垣佳祐 右 左は直接指導にあっ新澤直明助教 分子ウイルス分野 岡本徹 左 上村健太郎 右 中央は松浦善治教授 情報伝達分野 木戸屋浩康 左 村松史隆 右 研究業績報告会 術講演会が開催されまし 本研究所では所内研究者による研究業績報告会および外から招い世界リードするオリジナル仕事に従事している研 究者による術講演会年に 1 度開催しています 今年は 12/9 金 に遺伝子機能解析分野 伊川正人教授ウイルス免 疫分野 小林剛准教授感染病態分野 山本雅裕教授による研究報告と京都大大院理研究科 物科専攻物物理 教室 森和俊教授による術講演会 小胞体機能と制御ダイナミクス が行われまし 山本教授 第一線研究者同 士活議論が 行われます 小林 准教授 くお願いいします 寄付金活用プラン 研究活動支援 海外研究拠点で 遣留支援 へ奨金海外派 る す 属 所 に 所 微物病研究 ら留へ支援 で研究志す海外か 微物病研究所 実 地 研 修支 援 対象とし熱帯感染 医 医 床 臨 わが国 公開講座開催支援 等に関する講演会 染 感 し と 象 対 社会人 ご寄付方法 ます 込ご利用いだけ 行振込コンビニ振 クレジットカード銀 来基金サイトから ose= 45 詳しくは大阪大未 n/?donate_ purp.ac.jp/foundatio -u ka sa.o in ik ik ww.mira 大阪大未来基金 高校め Winterschool2016 開催しまし 開催しまし 午前中は本研究所若手研究員 情報伝達分 検 索 方には ご寄付いだい 伊川教授 12/27 火 に高校向けイベント Winterschol2016 微研 木戸屋助教 右 午後講演会様子 野 木戸屋浩康助教分子細菌分野 新澤直明助教 一財 ら感謝状贈呈 待 大阪大総長か 感謝集い にご招 見交換会 大阪大 意 宰 主 長 総 に記し大阪 大中之 大 大阪 ご芳名プレート は 方 い だ い ご寄付 累計 50万円以 上 基金ウェ 示 掲 島センターに しくは大阪 大未 来 措 置があります 詳 遇 優 上 法 税 ど 所得 税 住民税 ださい 照く 参 ご イト ブサ 阪大微物病研究会ブース展示午後は長崎大熱帯医 研究所 金子修教授北海道大人獣共通感染リサーチ センター 鈴木定彦教授東京大医科研究所 川口寧教授 本研究所松浦善治所長講演が行われまし 34 名高校 があつまり熱心に研究者話に耳傾けていまし 参 加者中から将来優秀研究者が出るかもしれません 6 新澤助教 中央 7

5 IS Winter 表紙写真マウス卵子と精子融合 卵子中にあらかじめ DNA 染色する色素注入するめ受精して卵子内に入り込んだ精子 DNA が蛍光 ( 水色 ) で検出される 編集後記 第二号とる本号は本研究所における病原体研究特集と遺伝子機能解析分野免疫不全疾患研究分野から研究成果紹介しまし お忙しい中原稿作成にご協力いだい皆様に厚く御礼申し上げます 微研 News Update に掲載し研究業績報告会 術講演会では毎年同日に微物病研究所同窓会美術展開催しています 美術展では本研究所現役職員 OB OG による作品展示があり絵画から花写真ど様々作品が展示されます 来年も同時期に開催予定ですで皆様是非お越しください 入場無料です 開催情報は 11 月下旬頃本研究所ウェブサイトに掲載予定です ( 微物病研究所広報室中込咲綾 ) 微研同窓会美術展様子 バックナンバーは大阪大微物病研究所ウェブサイトからご覧いだけます 検索

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