緑膿菌の黄色ブドウ球菌増殖抑制機構による菌交代現象の解析

• Project/Area Number: 23780094
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Applied microbiology
• Research Institution: Kyoto Pharmaceutical University
• Principal Investigator: 皆川 周 京都薬科大学, 薬学部, 助教 (50445962)
• Project Period (FY): 2011 – 2013
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2013: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2012: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2011: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: 緑膿菌 / 黄色ブドウ球菌 / 混合培養 / 共生 / 細菌間相互作用 / RND型排出ポンプ / quorum sensing / 細菌認識 / 自己溶菌 / 生存戦略 / MexAB-OprM / MexMN / HQNO

Research Abstract

ゲノム情報が明らかになっている黄色ブドウ球菌と緑膿菌を材料に菌交代現象について解析することを目的に研究を行ってきた。これらの菌種の混合培養系で、一方の菌種の増殖が優勢になる混合比を明らかにし、その混合比で実験を行い、次の成果を得た。①緑膿菌PAO1株から作成したTnランダム挿入変異株バンク9,600株から黄色ブドウ球菌の増殖抑制が低下した株45株を分離し、そのTn挿入位置を決定することにより、黄色ブドウ球菌の増殖抑制に機能する遺伝子を明らかにした。②これらの遺伝子の解析によって、緑膿菌の主たる排出システムMexAB-OprMがグラム陽性菌の増殖を抑制するquinolone signal (PQS) や 4-hydroxy-2-heptylquinoline-N-oxide (HQNO)を排出し、黄色ブドウ球菌の増殖を抑制すること、③共培養により S. aureus の生菌数は減少したが、P. aeruginosa に対し S. aureus が100倍以上存在する条件下では、S. aureus の生菌数減少量は低下すること、④さらに、この共培養条件におけるP. aeruginosaのピオシアニン産生が減少していることを明らかにした。これにより、S. aureus は P. aeruginosa によるQSを介した増殖抑制に抵抗していることが示唆された。以上の結果をもとに、S. aureus 培養上清の分画を行ったところ、7種類のcyclic-dipeptides（CDPs）がQS制御下にあるピオシアニンやエラスターゼの産生を抑制することによりP. aeruginosa のQSを介した増殖抑制に抵抗していることが明らかとなった。このような細菌間の相互作用による生存戦略の解析は、新たな治療法や予防法の提案に繋がることが期待される。

Research Products

• [Journal Article] RND type efflux pump system MexAB-OprM of Pseudomonas aeruginosa selects bacterial languages, 3-oxo-acyl-homoserine lactones, for cell-to-cell communication. (2012)
  • Author(s): Shu Minagawa, Hiroyuki Inami, Tomohisa Kato, Shinji Sawada, Tatsuya Yasuki, Shinichi Miyairi, Manabu Horikawa, Jun Okuda, Naomasa Gotoh.
  • Journal Title: BMC Microbiology Volume: 12 Issue: 1 Pages: 70-70
  • DOI: 10.1186/1471-2180-12-70
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Pseudomonas aeruginosa-Staphylococcus aureus共培養により明らかとなったquorum sensing阻害物質の同定と阻害効果 (2013)
  • Author(s): 皆川周、新野啓介、山田裕美、藤井健二、毛利隆太郎、鹿山鎭男、加藤文紀、北山隆、菅井基之、後藤直正
  • Organizer: 日本農芸化学会2013年度大会
  • Place of Presentation: 仙台
• [Presentation] The RND-Type multidrug efflux system MexAB-OprM of Pseudomonas aeruginosa selects bacterial languages, 3-oxo-acyl-homoserine lactones, for Cell-to-Cell communication (2012)
  • Author(s): Shu Minagawa, Hiroyuki Inami, Tomohisa Kato, Shinji Sawada, Tatsuya Yasuki, Shinichi Miyairi, Manabu Horikawa, Jun Okuda, Naomasa Gotoh
  • Organizer: American Society for Microbiology 112th general meeting
  • Place of Presentation: San Francisco, America
• [Presentation] Staphylococcus aureusの産生するcyclic dipeptidesはPseudomonas aeruginosa quorum sensingを阻害する (2012)
  • Author(s): 皆川周、山田裕美、新野啓介、芝山貴子、老川綾、藤井健二、北山隆、加藤文紀、鹿山鎭男、菅井基行、後藤直正
  • Organizer: 第24回微生物シンポジウム
  • Place of Presentation: 大阪
• [Presentation] Staphylococcus aureusの産生するPseudomonas aeruginosa quorum sensing阻害物質の同定と阻害効果. (2012)
  • Author(s): 皆川周, 新野啓介, 山田裕美, 老川綾, 藤井健二, 加藤文紀, 鹿山鎭男, 奥田潤, 北山隆, 菅井基行, 後藤直正
  • Organizer: 日本農芸化学会2012年度大会
  • Place of Presentation: 京都
• [Presentation] Staphylococcus aureusが産生するPseudomonas aeruginosaクオラムセンシング制御物質の単離・同定. (2012)
  • Author(s): 藤井健二, 尾田健太郎, 新野啓介, 山田裕美, 老川綾, 皆川周, 加藤文紀, 奥田潤, 菅井基行, 後藤直正, 北山隆
  • Organizer: 日本農芸化学会2012年度大会
  • Place of Presentation: 京都
• [Presentation] 緑膿菌MexMN排出システムによるPQS・HQNOの排出を介した黄色ブドウ球菌の増殖抑制. (2012)
  • Author(s): 皆川周, 新野啓介, 北風友加子, 藤井健二, 北山隆, 加藤文紀, 奥田潤, 菅井基行, 後藤直正
  • Organizer: 第85回日本細菌学会総会
  • Place of Presentation: 長崎
• [Presentation] Pseudomonas aeruginosa MexMNを介したPQS・HQNOの排出によるStaphylococcus aureusの増殖抑制. (2012)
  • Author(s): 皆川周, 新野啓介, 北風友加子, 藤井健二, 加藤文紀, 北山隆, 奥田潤, 菅井基行, 後藤直正
  • Organizer: 第46回緑膿菌感染症研究会
  • Place of Presentation: 東京
• [Presentation] The RND type efflux system MexMN of Pseudomonas aeruginosa extrudes Pseudomonas quinolone signal (PQS) and 4-hydroxy-2-heptylquinoline-N-oxide (HQNO), interfering with growth of Staphylococcus aureus. (2011)
  • Author(s): Shu Minagawa, Keisuke Shinno, Yukako Kitakaze, Kenji Fujii, Takashi Kitayama, Fuminori Kato, Jun Okuda, Motoyuki Sugai, Naomasa Gotoh
  • Organizer: IUMS 2011
  • Place of Presentation: 札幌
• [Presentation] Pseudomonas aeruginosaの産生するPQSおよびHQNOによるStaphylococcus aureusの自己溶菌誘導. (2011)
  • Author(s): 東成記, 嶋田和仁, 皆川周, 加藤文紀, 奥田潤, 菅井基行, 後藤直正
  • Organizer: 第61回日本薬学会 近畿支部総会・大会.
  • Place of Presentation: 神戸
• [Presentation] Pseudomonas aeruginosaのStaphylococcus aureus認識シグナルの探索. (2011)
  • Author(s): 清水ゆかり, 余田智史, 皆川周, 加藤文紀, 奥田潤, 菅井基行, 後藤直正
  • Organizer: 第61回日本薬学会 近畿支部総会・大会.
  • Place of Presentation: 神戸
• [Presentation] PQS・HQNOのPseudomonas aeruginosa MexMNを介した排出とStaphylococcus aureusの自己溶菌の誘導. (2011)
  • Author(s): 25.皆川周, 新野啓介, 嶋田和仁, 東成記, 藤井健二, 加藤文紀, 北山隆, 奥田潤, 菅井基行, 後藤直正
  • Organizer: 第5回細菌学・若手コロッセウム
  • Place of Presentation: 高知
• [Remarks] 京都薬科大学 生命薬科学系 微生物・感染制御学分野
  • URL: http://www.kyoto-phu.ac.jp/education_research/laboratory/index.php?c=labo_view&pk=1256036115
• [Remarks]
  • URL: http://www.kyoto-phu.ac.jp/education_research/laboratory/index.php?c=labo_view&pk=1256036115