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。

肉毒杆菌毒素是食物中毒的病原体，以由五种蛋白质成分（BoNT、NTNHA、HA-70、HA-33 和 HA-17）组成的毒素复合物形式存在于受污染的食品中。据认为，口服摄入的肉毒杆菌毒素复合物主要通过HA-33的糖识别能力与小肠上皮细胞表面的受体糖链结合并进入体内，但其结合机制尚未阐明。今年，我们使用小角 X 射线散射 (SAXS) 来研究源自 D 型肉毒杆菌 4947 菌株的 HA-33/HA 在三种单糖（N-乙酰神经氨酸、N-乙酰神经氨酸、分析了-17复合物的溶液结构。 HA-33/HA-17复合物的晶体结构为V形，两个哑铃形HA-33分子与一个球形HA-17分子结合。 SAXS分析的结果，HA-33/HA-17复合物在不存在糖的情况下具有狗腿形状，并且作为拟合HA-33/HA-17复合物的晶体结构的结果，2推测HA-33分子以HA-17为支点弯曲。另一方面，在糖存在的情况下，推测两分子HA-33以HA-17为支点从一侧到另一侧广泛展开，或者说HA-33和HA-17呈直线延伸塔。因此，HA-33/HA-17复合物的溶液结构根据糖的存在或不存在而明显不同。这表明当肉毒杆菌毒素复合物与小肠上皮细胞表面的糖链结合时，HA-33/HA-17复合物的溶液结构发生变化。此外，以NTNHA和HA-33为样品，与从大鼠小肠上皮细胞提取的膜蛋白混合后进行免疫沉淀，在SDS-PAGE上检测到可能是受体的蛋白条带。这些研究成果将有助于阐明肉毒杆菌毒素与小肠上皮细胞的结合机制，从而参与对机体的侵袭。