Investigating emergence of pathogenic bacteria using in vivo experimental evolution
| Project/Area Number |
22K19435
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 49:Pathology, infection/immunology, and related fields
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
垣内 力 岡山大学, 医歯薬学域, 教授 (60420238)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
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| Keywords | 膜電位 / コリスチン / 亜鉛 / リボソーム / リボソームタンパク質 / 進化実験 / 病原性細菌出現 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究の目的は、様々な感染環境を再現したカイコ感染モデルを用いて、多種類の病原性細菌を実験的に進化させ、病原性細菌進化の分子基盤を解明することである。地球上には 、動物に感染する病原性細菌が多数存在するが、その病原性機能の進化的成り立ちは未だほとんど明らかにされていない。代表者は現在までに独自に確立した細菌の病原性評価系であるカイコ感染モデルを用いて、細菌の病原性因子を同定することに成功してきた。本研究では、同評価系を用いて、遺伝子変異の蓄積により、様々な種類の細菌の病原性が上昇する過程を捉え、病原性細菌の進化を引き起こす遺伝子変異群と細菌分子群の同定を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
カイコ感染モデルにおいて高病原性を示す細菌の遺伝子変異株が陽イオン性の抗菌物質に耐性を示すことから、細菌の病原性上昇には宿主免疫系の陽イオン性抗菌ペプチドに対する細菌の耐性化が関わると想定される。本年度は、大腸菌遺伝子欠損株ライブラリーを用いて、カチオン性の環状ペプチドであるコリスチンに対して感受性を示す株の探索をおこなった。解析の結果、de novo プリン塩基合成の最終段階である、IMPからアデニロコハク酸の合成を担う酵素 PurAの欠損株がコリスチン感受性株の1つとして得られた。アデニロコハク酸はAMPとなり、ADPへ変換されたあと、ATPの基質となる。purA欠損株においては、細菌内のATP量が野生株に比べ減少していることが明らかとなった。ATP合成はプロトン輸送と共役し、膜電位形成に関わる。蛍光色素DiOC2(3)の標識アッセイにより膜電位を測定したところ、purA欠損株においては野生株に比べ細胞膜が過分極していることが示唆された。さらに、脱共役剤であるCCCPを添加したところ、purA欠損株における過分極は失われ、コリスチンに対する感受性も失われた。purA欠損株は膜電位依存に取り込まれることが知られるアミノグリコシド系抗生物質であるカナマイシンとゲンタマイシンにも感受性を示した。以上の結果は、AMP合成酵素PurAの欠損がATP合成の低下と細胞膜の過分極を導き、大腸菌のコリスチン感受性化を引き起こすことを示唆している。purA欠損株においては、栄養培地中での増殖低下が観察されたため、カイコ感染モデルにおける病原性への影響は検討しなかった。
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Report
(2 results)
Research Products
(29 results)
