[ODP-122] Role of amino acid residues in the biological activities of Clostridium perfringens delta-toxin
【目的】BとC型ウエルシュ菌が産生するδ毒素は，オリゴマーを形成し細胞毒性を示す。本毒素は，黄色ブドウ球菌α毒素（Hly）と同じβ-pore-forming-toxinに属し，細胞膜への侵入に関与するステムドメイン，オリゴマー形成に関与するβサンドイッチドメイン，細胞膜への結合に関与するリムドメインからなる。今回，δ毒素の毒性発現に重要なアミノ酸残基を検討するため，βサンドイッチドメインの43位リジンと109位セリン，リムドメインの200位アルギニン残基をロイシンやアラニンに置換し，その作用を検討した。
【方法と結果】変異毒素は大腸菌で組換え体として発現，精製した。イヌ腎臓尿細管上皮由来MDCK細胞では，野生型（WT）と比較して，K43Lは約1/50に，R200Aは約1/20000に毒性が低下し，S109Aは毒性を示さなかった。次に，ヒト結腸癌由来Caco-2細胞では，K43Lは約1/7に，R200Aは約1/250に毒性が減少し，S109Aは毒性を示さなかった。さらに，ヒト肺胞基底上皮腺癌由来A549細胞では，K43Lは約1/3に，R200Aは約1/250に毒性が低下し，S109Aは毒性を示さなかった。次に，変異毒素の細胞への結合を比較すると，MDCK細胞において，K43LとWTは同程度に結合し，R200AとS109Aは結合しなかった。Caco-2細胞において，K43Lは結合せず，R200AとS109Aは少し結合した。A549細胞においては，K43LとS109AはWTと同様に結合し，R200Aは結合しなかった。
【考察】δ毒素の43位リジン残基は，毒性への関与は低いと考えられる。一方，109位セリン残基の置換は，細胞には結合できるが，活性を示さないことから，オリゴマー形成に関与すると推察される。さらに，200位アルギニン残基は細胞膜への結合に関与することが判明した。
【方法と結果】変異毒素は大腸菌で組換え体として発現，精製した。イヌ腎臓尿細管上皮由来MDCK細胞では，野生型（WT）と比較して，K43Lは約1/50に，R200Aは約1/20000に毒性が低下し，S109Aは毒性を示さなかった。次に，ヒト結腸癌由来Caco-2細胞では，K43Lは約1/7に，R200Aは約1/250に毒性が減少し，S109Aは毒性を示さなかった。さらに，ヒト肺胞基底上皮腺癌由来A549細胞では，K43Lは約1/3に，R200Aは約1/250に毒性が低下し，S109Aは毒性を示さなかった。次に，変異毒素の細胞への結合を比較すると，MDCK細胞において，K43LとWTは同程度に結合し，R200AとS109Aは結合しなかった。Caco-2細胞において，K43Lは結合せず，R200AとS109Aは少し結合した。A549細胞においては，K43LとS109AはWTと同様に結合し，R200Aは結合しなかった。
【考察】δ毒素の43位リジン残基は，毒性への関与は低いと考えられる。一方，109位セリン残基の置換は，細胞には結合できるが，活性を示さないことから，オリゴマー形成に関与すると推察される。さらに，200位アルギニン残基は細胞膜への結合に関与することが判明した。