IX型分泌系はポルフィロモナス・ジンギバリスのジンジペイン関連病原性の発現に極めて重要である

Type IX secretion system is pivotal for expression of gingipain-associated virulence of Porphyromonas gingivalis.

• Malgorzata Benedyk
• Agata Marczyk
• Barbara Chruścicka

抄録

歯周炎の主要な病原体であるポルフィロモナス・ジンジバリスは、IX型分泌系（T9SS）を介してジンジパインを含む様々な病原性因子を分泌します。T9SSのいずれかの構成要素が不活性化されると、分泌されたタンパク質が未処理の状態で蓄積され、ジンジパインの場合は不活性な状態で細胞周囲に蓄積される。活性なジンジパインは生体内でのP.gingivalisのフィットネスに不可欠であるが、機能的なT9SSはそうではないというパラドックスに光を当てるために（Frontiers in Cellular and Infection Microbiology, 2017, 7:378）、我々は、野生型P.gingivalis W83およびジンジパイン・ヌル株と個々のT9SSコンポーネントで欠損した等原性突然変異体の病原性を比較した。in vivo皮下チャンバーマウスを用いた感染モデルでは，ジンジパイン・ヌル株の分泌変異体は病原性を示さなかったが，親株との感染数が少ない場合には病原性が再構成されていた。明らかに同じメカニズムで、トランスポゾンライブラリーの機能的なT9SSを欠く変異体の体力が補償されていた。親株とは対照的に，すべての変異株は有意に低いが効果的な炎症性免疫応答を示し，感染はクリアされ，P.gingivalisの全身的な臓器への播種は防止された．異なる分泌変異体に対する免疫応答には有意な差は認められなかったが、一般的にジンジパイン非ヌル株よりも刺激性の高い分泌変異体であった。これらの結果は、機能的なT9SSが細菌表面への活性なジンジパインの送達を介して明らかにP.gingivalisの病原性に不可欠であることを示している。したがって、T9SSは歯周炎の治療薬開発の正当なターゲットとなる。

Porphyromonas gingivalis, a keystone pathogen in periodontitis, secretes an array of virulence factors including gingipains via the type IX secretion system (T9SS). Inactivation of any component of the T9SS leads to the accumulation of secreted proteins in unprocessed and, in the case of progingipains, inactive forms in the periplasm. To cast light on the paradox that active gingipains are essential for P. gingivalis fitness in vivo but a functional T9SS is not (Frontiers in Cellular and Infection Microbiology, 2017, 7:378), we have compared virulence of wild-type P. gingivalis W83 and the gingipain-null strain with isogenic mutants deficient in individual T9SS components. Using an in vivo subcutaneous chamber mouse model of infection, gingipain-null strain secretion mutants showed no virulence, but their pathogenic potential was reconstituted by coinfection with a low number of the parental strain. Apparently the same mechanism compensated fitness of mutants lacking functional T9SS the transposon library. In contrast to the parental strain, all mutants elicited significantly lower but an effective inflammatory immune response, which cleared infection and prevented systemic dissemination of P. gingivalis to organs. There were no significant differences in immune responses to different secretion mutants, which were generally more stimulatory than the gingipain-null strain. Together, these results indicate that functional T9SS is essential for P. gingivalis virulence apparently through delivery of active gingipains to the bacterial surface. Therefore, T9SS is a legitimate target for drug development to treat periodontitis.

© 2019 John Wiley & Sons A/S. Published by John Wiley & Sons Ltd.