多剤耐性病原細菌における薬剤耐性遺伝子の集積および再配列機構に関する研究

• Project/Area Number: 16017313
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: National Institute of Infectious Diseases
• Principal Investigator: 荒川 宜親 国立感染症研究所, 細菌第二部, 部長 (10212622)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 柴山 恵吾 国立感染症研究所, 細菌第二部, 主任研究官 (50283437) ; 柴田 尚宏 国立感染症研究所, 細菌第二部, 主任研究官 (50311402) ; 山根 一和 国立感染症研究所, 細菌第二部, 主任研究官 (00356247) ; 鈴木 里和 国立感染症研究所, 細菌第二部, 研究員 (30373400)
• Project Period (FY): 2004 – 2005
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2005)
• Budget Amount: ¥10,200,000 (Direct Cost: ¥10,200,000); Fiscal Year 2005: ¥5,100,000 (Direct Cost: ¥5,100,000); Fiscal Year 2004: ¥5,100,000 (Direct Cost: ¥5,100,000)
• Keywords: 薬剤耐性遺伝子 / インテグロン / トランスポゾン / インテグラーゼ / κγ-エレメント / 遺伝子カセット / 挿入配列 / 遺伝子再配列 / κ γ-エレメント

Research Abstract

世界で最初に我が国で確認された16S rRNAメチレースの遺伝子(rmtA)の近傍に存在する2つのκγ-elementに挟まれた構造が、トランスポゾン様の挙動を示す事が昨年の研究で確認されたため、本年度は、2つのκγ-elementとそれらに挟まれたDNA断片上に、DNA断片の離脱、再挿入などを引き起こす遺伝子や機能が存在するか否かを検証した。
その結果、いずれか片方のκγ-elementを除去すると、環状のDNAの離脱が発生しない事が確認され、κγ-elementが2つで1セットとして機能している事が示唆された。しかし、2つのκγ-elementに挟まれた領域の様々な欠失体を作成して検討したところ、2つのκγ-elementに挟まれた領域には、κγ-elementの部位を認識し、DNA断片の切り出しや挿入に必要な、トランスポセーズ、リコンビネース、インテグレースのような酵素を担う遺伝子は存在せず、それらは、染色体上あるいは、plasmidの他の領域に存在しているであろう、一般的な酵素を利用している事が強く示唆された。この事実は、薬剤耐性遺伝子を含む、特定の遺伝子が、2つのκγ-elementにより挟まれた場合、そのユニットは、κγ-elementを認識する特定のトランスポゼース等が存在しなくても、一般的なDNAの切り出しや挿入に関与する酵素の働きで、任意の場所に転位できる事を示唆しており、今後、多剤耐性菌の進化と蔓延に寄与する危険性が示唆された。
一方、rmtC遺伝子の近傍に存在するISEcp1は、CCTAGATTCTACGTとACGTGGAATTTALGGなどの配列で挟まれたDNA断片とともに転移する機能を有する事が確認され、また、挿入箇所の両端には、TTCAAを典型とする5bpの配列が新しく生成する事が確認された。