ボツリヌス毒素Xを発見、新たな性質も – ベクターブログ
ボツリヌス中毒は、まれで、致命的な麻痺を引き起こす可能性のある病気です。 ボツリヌス菌が産生する神経を損傷する毒素が含まれている可能性があるからです。 ボツリヌス毒素は、6つの最も危険な潜在的なバイオテロエージェントの一つとして分類されています.
ボツリヌス毒素の7種類が知られています。 毒素Aと毒素Bは1919年に初めて同定され、それぞれ1946年と1947年に初めて精製されました。 (その後、毒素C、D、E、Fと続く。 最後の毒素であるGは、1969年にアルゼンチンの土壌細菌から同定された
そして現在に至っている。 しかし、ボツリヌス中毒から真に身を守るためには、さまざまなC. botulinum株が作る毒素をすべて知る必要があります。なぜなら、それぞれの毒素を中和するためには、個別の抗体が必要だからです。 「新しいサブタイプは見つかっていますが、全く新しい毒素は見つかっていません。 2013年に、カリフォルニアのグループが、新しい毒素であるH型と思われるものを手に入れましたが、それは誤報であることが判明しました：最終的にタンパク質が配列決定されたとき、それは2つの既存の毒素の組み合わせであることがわかりました（毒素Fの亜型と毒素Aの一部）。
先週のNature Communicationsで、Dongたちは、約50年ぶりに発見された新しいボツリヌス毒素を報告しています。 3772>
Reopening a cold case
毒素Xを産生する細菌は、1990年代に日本で分離されていました。 乳児ボツリヌス症の原因となったこの菌は、きちんと分類され、その毒性は毒素Bに起因するものとされました。 Dong氏は、「それは脇に置かれていました」と言います。
しかし、2015年に、別の日本のグループがこの細菌のゲノムを配列決定し、その配列を公開データベースに載せました。
「彼らがこのゲノム配列で見逃していたのは、この新しい毒素遺伝子を含む部分です」とDong氏は言います。
バイオインフォーマティクス解析で最初にこのことに気づいたのは、スウェーデン・ストックホルム大学のPål Stenmark氏でした。 この新しい遺伝子は、機能的な毒素をコードしているすべての特徴を備えていました」。 「彼はこの情報を持ってやってきて、私たちは力を合わせて、毒素を機能的に分類することに決めました」
博士研究員のSicai Zhang博士が作業をリードし、研究者は、研究室で人工的に毒素を組み立てることによって、その活性を検証しています。 「生物あるいは細胞系に毒素遺伝子を導入することは、常にバイオセーフティ上の重大な懸念があるためです」と董教授は言う。 「その代わりに、2つの無毒な断片を結合して、試験管内で限定量の毒素を生成するアプローチを開発しました」
このアプローチにより、毒素Xの働きを理解するために必要なすべての要素が揃いました。 Dong教授の研究室のシニアサイエンティストであるJie Zhang博士は、他のボツリヌス毒素と同様に、マウスに麻痺を引き起こすことを示すことができました。 研究所のメンバーであるSicai Zhang博士は、さらなる研究で、ボツリヌス毒素Xが、他のボツリヌス毒素が標的とする神経タンパク質と同じセットを切断することを発見しました。 しかし、他の毒素が触れないタンパク質群も切断します。
「X型はVAMP4、VAMP5、Ykt6を切断するユニークな能力を持っています」と、Dongは詳しく説明します。 「これらのタンパク質のいくつかは、十分に特性評価されていないため、タイプX毒素は、それらの機能を定義するための貴重なツールとなるでしょう」
追加の標的は、医学的に使用した場合に毒素Xに異なる特性を付与する可能性があります。 ボツリヌス毒素AおよびBは現在、痙性、慢性疼痛、過活動膀胱、シワ取りなどの用途に使われている。 ボツリヌス毒素は、神経終末にある神経伝達物質の分泌に影響を与えるタンパク質を切断し、神経細胞のコミュニケーションに影響を与えることで効果を発揮します。 この新しい毒素は、さらに治療効果を高めることができるのでしょうか？ これはエキサイティングな質問ですが、今のところ答えは出ていません」と、Dong氏は言います。 「また、この毒素の効能もまだわかっていません。 3772>
Dongにとって、発見のプロセスは結果と同じくらい説得力があります。「伝統的に、細菌の病原性因子は、感染の結果を見て、タンパク質や遺伝子を見つけることによって発見します。 「このケースでは、毒素は細菌の全ゲノム配列決定によって発見されました。 このことは、微生物の世界を理解するための遺伝学とバイオインフォマティクスのアプローチの重要性を示しています」
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