A群レンサ球菌の感染細胞内でのファージを介したゲノムアダプテーション

• Project Area: Systematic study of chromosome adaptation
• Project/Area Number: 25125708
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Kyoto University (2014); Tokyo Medical and Dental University (2013)
• Principal Investigator: 中川 一路 京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (70294113)
• Project Period (FY): 2013-06-28 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000); Fiscal Year 2014: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000); Fiscal Year 2013: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
• Keywords: A群レンサ球菌 / ファージ / CRISPR / 進化 / ゲノム / 溶原化

Outline of Annual Research Achievements

ヒトの主要な病原性細菌であるA群レンサ球菌（Group A Streptococcus ; GAS）は、ヒトにおいて多彩な病態を示し、まったく症状を示さない不顕性感染や化膿性炎症から、致死率の極めて高い劇症型A群レンサ球菌感染症の起因菌となる。このような多彩な疾患を引き起こし、抗生物質による治療が奏功するにも関わらず例年のように流行を引き起こすことから、医学的にも重要な病原性細菌として、その疾患発症機構の解明に向けて多くの研究が推進されている。本研究では、i) 細胞内でのファージの誘導と獲得を実験的に実証し、ii) ファージ獲得によるゲノム構造・CRISPR領域・遺伝子発現、そしてオートファジーへの抵抗性（細胞による認識の有無）への影響を解析することで、それぞれの影響の関連性を明らかとする．さらに、iii)　細胞内でのゲノム変動に影響を与える細胞内環境（オートファジーの影響等）について解析を行うことで、細菌の感染現場でのゲノムアダプテーションと進化戦略を明らかにすることを目的とした．その結果，本菌は，CRISPR/Casを用いて外来性遺伝子を排除するのではなく，特定の菌にのみ感染するファージを見分けることで，新たな環境に適応する進化を遂げることができることが明らかとなった．

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Intraindividual variation in core microbiota in peri-implantitis and periodontitis. (2014)
  • Author(s): N. Maruyama, F. Maruyama, Y. Takeuchi, C. Aikawa, Y. Izumi, I. Nakagawa.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 13 Issue: 1 Pages: 6602-6602
  • DOI: 10.1038/srep06602
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Evaluation of biofilm formation in the presence of saliva on poly(ethylene glycol)deposited titanium (2014)
  • Author(s): Kwabe A, Nakagawa I, Kanno Z, Tsutsumi Y, Hanawa T, Ono T
  • Journal Title: Dental Materials Journal Volume: 33 Issue: 5 Pages: 638-647
  • DOI: 10.4012/dmj.2014-025
  • NAID: 130004696765
  • ISSN: 0287-4547, 1881-1361
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Comparative genome analysis and identification of competitive and cooperative interactions in a polymicrobial disease. (2014)
  • Author(s): A. Endo, T. Watanabe, N. Ogata, T. Nozawa, C. Aikawa, S. Arakawa, F. Maruyama, Y. Izumi, I. Nakagawa.
  • Journal Title: ISME Journal Volume: 9 Issue: 3 Pages: 629-642
  • DOI: 10.1038/ismej.2014.155
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The staphylococcal elastin-binding protein regulates zinc-dependent growth/biofilm formation. (2014)
  • Author(s): M. Nakakido, C. Aikawa, I. Nakagawa, K. Tsumoto.
  • Journal Title: The Journal of Biochemistry Volume: 156 Issue: 3 Pages: 155-162
  • DOI: 10.1093/jb/mvu027
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Comparative genomic characterization of a Thailand-Myanmar isolate, MS6, of Vibrio cholerae O1 El Tor, which is phylogenetically related to a "US Gulf Coast" clone. (2014)
  • Author(s): K. Okada, M. Na Ubol, W. Natakuathung, A. Roobthaisong, F. Maruyama, I. Nakagawa, S. Chantaroj, S. Hamada
  • Journal Title: PLos One Volume: 9 Issue: 6 Pages: e98120-e98120
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0098120
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Genome Sequence of Bacillus anthracis outbreak strain in Zambia (2014)
  • Author(s): Ohnishi N., Maruyama F., Ogawa H., Kachi H., Yamada S., Fujikura D., Nakagawa I., Hang'ombe B.M., Thomas Y., Mweene A.S., Higashi H.
  • Journal Title: 2011. Genome Announc Volume: 2 Issue: 2
  • DOI: 10.1128/genomea.00116-14
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Development of a two-step multiplex PCR assay for typing of capsular polysaccharide synthesis gene clusters of Streptococcus suis (2014)
  • Author(s): Okura M, Lachance C, Osaki M, Sekizaki T, Maruyama F, Nozawa T, Nakagawa I, Hamada S, Rossignol C, Gottschalk M, Takamatsu D
  • Journal Title: J Clin Microbiol Volume: 52 Issue: 5 Pages: 1714-1719
  • DOI: 10.1128/jcm.03411-13
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Analysis of the factors affecting the formation of the microbiome associated with chronic osteomyelitis of the jaw (2014)
  • Author(s): Goda A, Maruyama F, Michi Y, Nakagawa I, Harada K
  • Journal Title: Clinical Microbiology and Infection Volume: - Issue: 5 Pages: O309-O317
  • DOI: 10.1111/1469-0691.12400
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Streptococcus pyogenes Escapes from Autophagy (2013)
  • Author(s): Nakagawa I
  • Journal Title: Cell Host and Microbe Volume: 14 Issue: 6 Pages: 604-606
  • DOI: 10.1016/j.chom.2013.11.012
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Endogenous nitrated nucleotide is a key mediator of autophagy and innate defense against bacteria. (2013)
  • Author(s): Ito C, Saito Y, Nozawa T, Fujii S, Sawa T, Inoue H, Matsunaga T, Khan S, Akashi S, Hashimoto R, Aikawa C, Takahashi E, Sagara H, Komatsu M, Tanaka K, Akaike T, Nakagawa I, Arimoto H.
  • Journal Title: Mol. Cell Volume: 52 Issue: 6 Pages: 794-804
  • DOI: 10.1016/j.molcel.2013.10.024
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] CRISPR regulation of intraspecies diversification by limiting IS transposition and intercellular recombination (2013)
  • Author(s): Watanabe T, Nozawa T, Aikawa C, Amano A, Maruyama F, Na kagawa I.
  • Journal Title: Genome Biology and Evolution Volume: 5 Issue: 6 Pages: 1099-1114
  • DOI: 10.1093/gbe/evt075
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Genetic analysis of capsular polysaccharide synthesis gene clusters from all serotypes of Streptococcus suis : potential mechanisms for generation of capsular variation (2013)
  • Author(s): Okura M, Takamatsu D, Maruyama F, Nozawa T, Nakagawa I, Osaki M, Sekizaki T, Gottschalk M, Kumagai Y, Hamada S
  • Journal Title: Appl Environ Microbiol Volume: 79 Issue: 8 Pages: 2796-2806
  • DOI: 10.1128/aem.03742-12
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Complete genome sequence of a Propionibacterium acnes isolate from a sarcoidosis patient. (2013)
  • Author(s): Minegishi K, Aikawa C, Furukawa A, Watanabe T, Nakano T, Ogura Y, Ohtsubo Y, Kurokawa K, Hayashi T, Maruyama F, Nakagawa I, Eishi Y
  • Journal Title: Genome Announcement Volume: 1 Issue: 1 Pages: 16-12
  • DOI: 10.1128/genomea.00016-12
  • Peer Reviewed
• [Presentation] サルコイドーシス病変より単離されたPropionibacterium acnesの遺伝的多様性解析 (2015)
  • Author(s): 峰岸 佳菜，渡辺 孝康，丸山 史人，中川 一路，江石 義信
  • 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）
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-28
• [Presentation] 歯周病原細菌の宿主特異性を規定する遺伝的因子の探索 (2015)
  • Author(s): 高橋 香，丸山 史人，渡辺 孝康，遠藤 亜希子，梅田 誠， 藤田 桂一，和泉 雄一，中川 一路
  • 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）
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-28
• [Presentation] CRISPR による腸内細菌プロファージの利己的進化機構 (2015)
  • Author(s): 渡辺 孝康，野澤 孝志，丸山 史人，中川 一路
  • 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）
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-28
• [Presentation] CRISPR-プロファージ相互作用解析から見出されたA 群レンサ 球菌のゲノム進化機構 (2015)
  • Author(s): 山田 俊介，柴崎 真樹，渡辺 孝康，相川 知宏，野澤 孝志， 丸山 史人，中川 一路
  • 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）
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-28
• [Presentation] A 群レンサ球菌の2 成分制御系YvqEC とCovRS による生存・ 定着に対する解析 (2015)
  • Author(s): Amonrattana Roobthaisong，相川 知宏，野澤 孝志，丸山 史人，中川 一路
  • 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）
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-28
• [Presentation] ゲノム解析から明らかとなったStreptococcus suis における曖昧 な種の境界及び進化の鍵となるスポット (2015)
  • Author(s): 大倉 正稔，野澤 孝志，渡辺 孝康，中川 一路，高松 大輔， 大崎 慎人，関崎 勉，浜田 茂幸，丸山 史人
  • 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）
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-28
• [Presentation] 培養法と非培養法を組み合わせた健常成人中のA 群レンサ球菌に 関する研究 (2015)
  • Author(s): Tejaswini Kulkarni，野澤 孝志，丸山 史人，中川 一路
  • 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）
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-28
• [Presentation] 細菌性複合感染症の慢性化を惹起する機能因子の解明 (2015)
  • Author(s): 加地 博一，丸山 史人，道 泰之，渡辺 孝康，中川 一路
  • 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）
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-28
• [Presentation] 発現解析に基づいた選択的オートファジーに対抗するA群連鎖球菌遺伝子の同定 (2014)
  • Author(s): 相川知宏, Amonrattana Roobthaisong, 野澤孝志, 渡辺孝康, 丸山史人, 中川一路
  • Organizer: 第87回日本細菌学会総会
  • Place of Presentation: 東京（船掘タワーホール）
• [Presentation] 複合細菌感染症に関わるキーストーン種と病原性因子ネットワーク (2014)
  • Author(s): 郷田瑛, 加地博一, 丸山史人, 中川一路
  • Organizer: 第87回日本細菌学会総会
  • Place of Presentation: 東京（船掘タワーホール）
• [Presentation] 細菌感染特異的オートファジーを制御する細胞制御因子の同定と機能解析 (2014)
  • Author(s): 中島慎太郎, 今村拓郎, 相川知宏, 丸山史人, 中川一路
  • Organizer: 第87回日本細菌学会総会
  • Place of Presentation: 東京（船掘タワーホール）
• [Presentation] Atg5-independent/Rab9a-dependent target of intracellular group A streptococcus (2014)
  • Author(s): 野澤孝志, 野澤敦子, 相川知宏, 丸山史人, 中川一路
  • Organizer: 第87回日本細菌学会総会
  • Place of Presentation: 東京（船掘タワーホール）
• [Presentation] Contribution of recycling endosome in Group A Streptococcus induced autophagosome formation (2014)
  • Author(s): Bijaya Haobam, 野澤孝志, 野澤敦子, 尾田誠一郎, 相川知宏, 丸山史人, 中川一路
  • Organizer: 第87回日本細菌学会総会
  • Place of Presentation: 東京（船掘タワーホール）
• [Presentation] The Small GTPase Rab30 regulates anti-bacterial autophagy (2014)
  • Author(s): 尾田誠一郎, 野澤孝志, 野澤敦子, 相川知宏, 丸山史人, 中川一路
  • Organizer: 第87回日本細菌学会総会
  • Place of Presentation: 東京（船掘タワーホール）
• [Presentation] インプラント周囲炎および歯周炎罹患部位の細菌群集比較を通じた周囲炎原因候補種と機能遺伝子の選定 (2014)
  • Author(s): 芝多佳彦，丸山史人, 竹内康雄，渡辺孝康, 小柳達郎, 和泉雄一, 中川一路
  • Organizer: 第87回日本細菌学会総会
  • Place of Presentation: 東京（船掘タワーホール）
• [Presentation] 歯周病原細菌におけるCRISPRのゲノム進化制御" (2014)
  • Author(s): 渡辺孝康，野澤孝志，相川知宏，丸山史人，中川一路
  • Organizer: 第8回日本ゲノム微生物学会
  • Place of Presentation: 東京（東京農業大学）
• [Presentation] 細胞内寄生を介したA群連鎖球菌の多様化・進化機構の解明 (2014)
  • Author(s): 山田俊介，柴崎真樹，渡辺孝康，丸山史人，中川一路
  • Organizer: 第8回日本ゲノム微生物学会
  • Place of Presentation: 東京（東京農業大学）
• [Presentation] 種間の競争・協力がもたらす複合感染症成立機構 (2014)
  • Author(s): 丸山史人，遠藤亜希子，和泉雄一，中川一路
  • Organizer: 第8回日本ゲノム微生物学会
  • Place of Presentation: 東京（東京農業大学）
• [Presentation] インプラント周囲炎・歯周炎罹患部位で活性を有する細菌群集比較を通じた周囲炎原因候補種の選定 (2013)
  • Author(s): 芝多佳彦，竹内康雄，中川一路, 和泉雄一
  • Organizer: 第78回国腔病学会学術大会
  • Place of Presentation: 東京 （東京医科歯科大学）
• [Presentation] 歯周病原細菌ゲノム情報から紐解く種の共生機構 (2013)
  • Author(s): 藤亜希子，渡辺孝康，丸山史人，和泉雄一，中川一路
  • Organizer: 第29回日本微生物生体学大会，
  • Place of Presentation: 鹿児島 （鹿児島大学郡元キャンパス）
• [Presentation] CRISPRによる病原性細菌雄生存と進化侵略 (2013)
  • Author(s): 中川一路
  • Organizer: 第55回歯科基礎医学会学術大会・総会
  • Place of Presentation: 岡山 （岡山コンベンションセンター）
  • Invited
• [Presentation] Porphyromonas gingivalisにおける遺伝的組換えとCRISPRによる相反的な種内多様性制御 (2013)
  • Author(s): 丸山史人，渡辺孝康，野澤孝志，中川一路
  • Organizer: 第55回歯科基礎医学会学術大会・総会
  • Place of Presentation: 岡山（岡山コンベンションセンター）
• [Presentation] Red-complex構成細菌間での異なる進化機構 (2013)
  • Author(s): 遠藤亜希子，渡辺孝志，丸山史人，和泉雄一，中川一路
  • Organizer: 第55回歯科基礎医学会学術大会・総会
  • Place of Presentation: 岡山（岡山コンベンションセンター）
• [Presentation] 多株ゲノム情報から見出された歯周病原細菌CRISPRの新機能 (2013)
  • Author(s): 渡辺孝康，野澤孝志，相川知宏，遠藤亜希子，丸山史人，中川一路
  • Organizer: 第7回日本ゲノム微生物学会若手の会
  • Place of Presentation: 静岡（ろうきん研修所富士センター）
• [Presentation] 遺伝的組換えとCRISPRによる相反的な細菌種内多様性制御 (2013)
  • Author(s): 丸山史人，渡辺孝康，野澤孝志，相川知宏，中川一路
  • Organizer: NGS現場の会 第三回研究会
  • Place of Presentation: 神戸（神戸ポートピアホテル）
• [Presentation] CRISPRとゲノム構造からみた歯周病原細菌の共存機構 (2013)
  • Author(s): 渡辺孝康，遠藤亜希子，丸山史人，和泉雄一，中川一路
  • Organizer: NGS現場の会 第三回研究会
  • Place of Presentation: 神戸（神戸ポートピアホテル）
• [Presentation] 顎骨骨髄炎の細菌創を規定する因子とコア・マイクロバイオーム (2013)
  • Author(s): 郷田瑛，丸山史人，道泰之，加地博一，中川一路，原田清
  • Organizer: 第7回若手コロッセウム
  • Place of Presentation: 広島（フォレストヒルズガーデン/広島エアポートホテル）
• [Presentation] Atg5-independent/Rab9A-dependent target of intracellular Group A Streptococcus (2013)
  • Author(s): Takashi Nozawa, Chihiro Aikawa, Shinichiro Oda, Akira Goda, Fumito Maruyama, and Ichiro Nakagawa
  • Organizer: FEMS 2013
  • Place of Presentation: ライブチヒ、ドイツ
• [Presentation] Analysis of the factors affecting the formation of the microbiome associated with chronic osteomyelitis of the jaw (2013)
  • Author(s): Akira Goda, Fumito Maruyama, Yasuyuki Michi, Nakagawa Ichiro, and Kiyoshi Harada
  • Organizer: FEMS 2013
  • Place of Presentation: ライブチヒ、ドイツ
• [Remarks] 京都大学大学院医学研究科微生物感染症学分野
  • URL: http://www.bac.med.kyoto-u.ac.jp/index.html
• [Remarks] 東京医科歯科大学大学院医歯学総合研究科細菌感染制御学分野
  • URL: http://www.tmd.ac.jp/grad/bac/