昆虫抗菌性蛋白質改変による抗炎症ペプチドの作出

• 担当機関: 蚕糸・昆虫農業技術研究所
• 研究期間: 2000～2000
• 研究担当者: 坂中寿子（COE特別研究員）; 山川 稔; 石橋 純
• 発行年度: 2000
• 要約: 9個のアミノ酸からなるディフェンシン由来の3種の改変ペプチドは、細菌やカビに活性を示すのみならず、脊椎動物に致死的な炎症作用を引き起こす腫瘍壊死因子α（TNF－α）遺伝子の活性を抑制した。また、これらの改変ペプチドはネズミのメチシリン耐性黄色ブドウ球菌（MRSA）感染を効率良く防ぐことができた。
• 背景・ねらい: 脊椎動物の病原細菌の局所感染においては、活性化されたマクロファージから放出されるTNF-αは血栓形成を促進して、感染を局所にとどめるのに重要な役割を果たす。しかし、いったん感染が血流に乗って広がる（敗血症）と、肝臓、脾臓やその他の組織に存在するマクロファージから一斉にTNF-αが身体全体へ放出され、血漿容量の低下をもたらし、その結果ショック状態を引き起こす。この敗血症性ショックではTNF-αによって小血管での血液凝固と凝固蛋白の大規模な消費が起こる。その結果、血液凝固能が失われるとともに腎、肝、心、肺などの主要臓器の機能不全をもたらし循環不全が起こる。したがって、敗血症性ショックの死亡率は極めて高い。; 今回、このような細菌感染によって引き起こされるTNF－α産生を抑制するディフェンシン由来改変ペプチドを複数化学合成し、ネズミを用いた生体実験でMRSA感染防御に効果があることを明らかにした。

成果の内容・特徴

1. カブトムシディフェンシンの活性中心を改変した4 種類の合成ペプチドは、黄色ブドウ球菌、大腸菌、MRSA、緑膿菌やミズムシ菌（カビ）に対して低濃度で抗菌活性や抗カビ活性を示した。
   
2. 4種類の改変ペプチドは、リポソームからのグルコース漏出実験から細菌の細胞膜に作用することが示唆され、またネズミの繊維芽細胞に毒性を示さないことや、ウサギの赤血球に対して溶血活性がないことが分かった。
   
3. ネズミ由来のマクロファージ培養細胞を用い、LPSで活性化したTNF-α遺伝子の発現に対する改変ペプチドの抑制効果を調べた結果、3種のペプチドは強く抑制した（図1）。
   
4. TNF-α遺伝子発現を強く抑制した3種のペプチドは、ネズミを用いた生体実験でMRSA感染の高い治癒効果を示した。しかし、TNF-α遺伝子発現を抑制しなかった1種は治癒効果がなかった（表1）。
   

成果の活用面・留意点

1. 昆虫の抗菌性ペプチド利用の可能性が示された。