Porphyromonas gingivalis msRNA P.G_45033は、マクロファージにおける解糖とヒストンのラクチル化を促進することにより、アミロイドβ産生を誘導する

Porphyromonas gingivalis msRNA P.G_45033 induces amyloid-β production by enhancing glycolysis and histone lactylation in macrophages.

抄録

背景:

歯周組織におけるアミロイドβ（Aβ）の高発現は、歯周炎とアルツハイマー病（AD）の両方の発症を悪化させる一因となる可能性がある。歯周病菌であるPorphyromonas gingivalis（P.gingivalis）はmsRNAを発現しており、宿主細胞の遺伝子転写を制御することができる。

BACKGROUND: High expression of amyloid-β (Aβ) in periodontal tissue could contribute to exacerbating the development of both periodontitis and Alzheimer's disease (AD). Porphyromonas gingivalis (P. gingivalis) as a periodontal pathogen expresses msRNAs, which can regulate gene transcription in host cells.

目的:

本研究の目的は、P. gingivalis の高コピー msRNA である P.G_45033 がマクロファージにおいて Aβ 発現を誘導する機序を明らかにし、歯周炎の発症を説明する新たな知見を得るとともに、AD に対する歯周感染の役割を説明することである。

OBJECTIVE: The aim of this study is to reveal the mechanism of msRNA P.G_45033, a high copy msRNA in P. gingivalis, inducing Aβ expression in macrophages, and provide a new insight to explain the development of periodontitis, and also to explain the role of periodontal infection on AD.

方法:

msRNA P.G_45033でトランスフェクションしたマクロファージにおけるグルコース消費量、ピルビン酸および乳酸産生量を検出した。Miranda、TargetScan、RNAhybridデータベースを用いてmsRNA P.G_45033の標的遺伝子を予測し、GO解析を行い、重複する遺伝子の機能を記述した。RT glucose-metabolism PCR Arrayを用いて、msRNA P.G_45033とグルコース代謝関連遺伝子の発現との関係を検証した。ヒストンKlaのレベルはウェスタンブロッティングを用いて検出した。マクロファージおよび培養液中のAβレベルは、それぞれ免疫蛍光法およびELISA法で検出した。

METHODS: The levels of glucose consumption, pyruvate and lactate productions in macrophages after transfection with msRNA P.G_45033 were detected. Miranda, TargetScan, and RNAhybrid databases were used to predict the target gene of msRNA P.G_45033, and GO analysis was conducted to describe the functions of the overlapping ones. RT glucose-metabolism PCR Array was used to verify the relationship between msRNA P.G_45033 and the expression of genes related to glucose metabolism. The levels of histone Kla were detected using western blotting. The levels of Aβ in the macrophages and the culture medium were detected by immunofluorescence and ELISA, respectively.

結果:

マクロファージにmsRNA P.G_45033をトランスフェクションしたところ、グルコース消費量、ピルビン酸産生量、乳酸産生量が増加した。GO解析の結果、標的遺伝子は代謝過程に濃縮されていた。RT glucose-metabolism PCR Arrayは、解糖に関連する遺伝子の発現を示した。ウェスタンブロッティングの結果、マクロファージではヒストンKlaのレベルが上昇していた。免疫蛍光法およびELISA法の結果から、トランスフェクション後、マクロファージおよび培養液中のAβレベルが上昇していることが示された。

RESULTS: The levels of glucose consumption, pyruvate and lactate productions were increased after transfection of msRNA P.G_45033 in macrophages. GO analysis revealed that target genes were enriched in the metabolic process. RT glucose-metabolism PCR Array showed the expression of genes associated with glycolysis. The results of western blotting showed that the level of histone Kla was increased in macrophages. The results of immunofluorescence and ELISA showed that Aβ levels in macrophages and culture medium were increased after transfection.

結論:

本研究により、msRNA P.G_45033は、マクロファージにおいて解糖およびヒストンKlaを増強することにより、Aβ産生を誘導することが明らかとなった。

CONCLUSION: The present study revealed that msRNA P.G_45033 can induce Aβ production by enhancing glycolysis and histone Kla in macrophages.