クロストリジウム属細菌の温度依存的な嫌気的バイオフィルム形態変化の制御機構

• Project/Area Number: 13J00321
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Bacteriology (including Mycology)
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 尾花 望 筑波大学, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Declined (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥3,960,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥660,000); Fiscal Year 2015: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2014: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2013: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
• Keywords: バイオフィルム / クロストリジウム属細菌 / 嫌気条件下 / 環境応答 / 温度 / 芽胞形成

Outline of Annual Research Achievements

多くの実環境中の微生物は集団であるバイオフィルムを形成して環境に応答、適応することによって生育している。グラム陽性偏性嫌気性芽胞形成性のウェルシュ菌は病原性を有しており、本菌は芽胞を形成するだけでなく、バイオフィルムを形成することによって種々のストレスに耐性を得ることが明らかとなった。私はこれまでに外界の温度に応答して、本菌のバイオフィルム形態が大きく変化することを見出した。本菌は、環境中の温度（25°C）では細胞外マトリクス（Extracellular polymeric substance; EPS）に富んだ膜状（ペリクル）の疎なバイオフィルムを形成する一方、宿主体内の温度（37°C）では基質表面への付着性を示す密なバイオフィルムを形成する。温度変化とは細菌が動物への感染が成立した際の環境変化と類似しており、ウェルシュ菌バイオフィルムの形態変化は本菌の病原性との深い関連が示唆される。
本年度は芽胞形成因子が温度依存的なバイオフィルムマトリクス産生や細胞の付着性を制御することを明らかとし、ここまでの成果をJournal of Bacteriologyに掲載した。つまり、ウェルシュ菌は複数のセンサーキナーゼによって外界の環境を認識し、バイオフィルム形成や胞子形成を制御することが示唆される。以上の成果は日本農芸化学会関東支部会2014年度大会にて口頭発表にて報告を行い、口頭発表優秀賞として評価された。

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] A sporulation factor is involved in the morphological change of Clostridium perfringens biofilms in response to temperature. (2014)
  • Author(s): Obana N, Nakamura K, Nomura N.
  • Journal Title: Journal of Bacteriology Volume: 196 Issue: 8 Pages: 1540-1550
  • DOI: 10.1128/jb.01444-13
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] A novel approach for purification and selective capture of membrane vesicles of the periodontopathic bacterium, Porphyromonas gingivalis: membrane vesicles bind to magnetic beads coated with epoxy groups in a noncovalent, species-specific manner. (2014)
  • Author(s): Nakao R, Kikushima K, Higuchi H, Obana N, Nomura N, Bai D, Ohnishi M, Senpuku H.
  • Journal Title: PLoS One. Volume: 9 Issue: 5 Pages: 1-10
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0095137
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] SP10 infectivity is aborted after bacteriophage SP 10 inlfection induces nonA transcription on the prophage SPβ region of the Bacillus subtilis genome (2014)
  • Author(s): Yamamoto T, Obana N, Yee LM, Asai K. Nomura N. Nakamura K.
  • Journal Title: Journal of Bacteriology Volume: 196 Issue: 3 Pages: 693-706
  • DOI: 10.1128/jb.01240-13
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 集団微生物学のすすめ～バイオフィルムとその解析技術 (2014)
  • Author(s): 稲葉知大、清川達則、尾花 望、豊福雅典、八幡 穣、野村暢彦
  • Journal Title: 化学と生物: 日本農芸化学会会誌 Volume: 52 Pages: 594-601
  • NAID: 130005096043
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structural requirement in clostridium perfringens collagenase mRNA 5' leader sequence for translational induction through small RNA-mRNA base pairing. (2013)
  • Author(s): Nozomu Obana, Kouji Nakamura, Nobuhiko Nomura.
  • Journal Title: Journal of Bacteriology Volume: 195 Issue: 12 Pages: 2937-2946
  • DOI: 10.1128/jb.00148-13
  • Peer Reviewed
• [Presentation] グラム陽性細菌のメンブランベシクルと動物細胞への作用 (2015)
  • Author(s): 尾花 望、中尾龍馬、中村幸治、泉福英信、野村暢彦
  • Organizer: 日本農芸化学会2015年度大会
  • Place of Presentation: 岡山大学（岡山県岡山市）
  • Year and Date: 2015-03-29
  • Invited
• [Presentation] ウェルシュ菌バイオフィルム構造形成に必須な細胞外マトリクスタンパク質 (2015)
  • Author(s): 尾花 望、中村幸治、野村暢彦
  • Organizer: 第88回日本細菌学会総会
  • Place of Presentation: 長良川国際会議場（岐阜県岐阜市）
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-28
• [Presentation] ウェルシュ菌バイオフィルムマトリクスオペロンの同定 (2015)
  • Author(s): 尾花 望、中村幸治、野村暢彦
  • Organizer: 第9回ゲノム微生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸大学（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2015-03-06 – 2015-03-08
• [Presentation] 芽胞形成細菌における環境中の温度に応答したバイオフィルム形態変化 (2014)
  • Author(s): 尾花 望、中村幸治、野村暢彦
  • Organizer: 環境微生物系学会合同大会2014
  • Place of Presentation: アクトシティ浜松コングレスセンター（静岡県浜松市）
  • Year and Date: 2014-10-21 – 2014-10-24
• [Presentation] 外界の温度に対するウェルシュ菌のバイオフィルム形態変化 (2014)
  • Author(s): 尾花 望、中村幸治、野村暢彦
  • Organizer: 日本農芸化学会関東支部2014年度支部大会
  • Place of Presentation: 埼玉大学（埼玉県さいたま市）
  • Year and Date: 2014-10-18
• [Presentation] A sporulation factor and multiple orphan kinases control the morphological changes of Clostridium perfringens biofilms in response to temperature (2014)
  • Author(s): Nozomu Obana, Kouji Nakamura, Nobuhiko Nomura
  • Organizer: ASM general meeting 2014
  • Place of Presentation: Boston, America
  • Year and Date: 2014-05-17 – 2014-05-20
• [Presentation] ウェルシュ菌RNase Yによる病原性因子の発現制御 (2014)
  • Author(s): 尾花 望
  • Organizer: 第8回日本ゲノム微生物学会年会
  • Place of Presentation: 東京農業大学 世田谷キャンパス
• [Presentation] 胞子形成因子とヒスチジンキナーゼによる温度依存的ウェルシユ菌バイオフィルム形態変化の制御 (2014)
  • Author(s): 尾花 望
  • Organizer: 第87回日本細菌学会総会
  • Place of Presentation: タワーホール船堀
• [Presentation] Temperature-dependent morphological changes of biofilms in Clostridium perfringens. (2013)
  • Author(s): 尾花 望
  • Organizer: 7th International Conference of Gram-positive Microorganisms
  • Place of Presentation: Montecatini Terme Tuscany, Italy Palazzo dei Congressi
• [Remarks] 筑波大学 野村暢彦研究室
  • URL: http://www.envr.tsukuba.ac.jp/~microbio/
• [Remarks] 筑波大学 野村暢彦研究室ホームページ
  • URL: http://www.envr.tsukuba.ac.jp/~microbio/