2011 Fiscal Year Annual Research Report
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11J02321
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
田代 陽介 北海道大学, 大学院・工学研究院, 特別研究員(PD)
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| Keywords | バイオフィルム / c-di-GMP / 付着 |
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| Research Abstract |
バイオフィルムとは、細菌と細胞外マトリクスから構成される三次元構造を有する集合体であり、一度形成されるとその除去は困難なことから、その制御手法が今日求められている。本研究では、成熟したバイオフィルムの脱離に関連する因子を突き止め、遺伝子伝播によるバイオフィルム脱離の新規手法の開発を目的としている。今年度は、大腸菌K12株を用いて、バイオフィルム脱離に関する因子(トキシンアンチトキシンシステムとc-di-GMP)に着目し、それらの機能解析を行った。
幾つかの細菌は、バイオフィルム状態などの高菌体密度時に休眠化することで薬剤耐性能を獲得する。大腸菌においては、数組のトキシン-アンチトキシンシステムがこの休眠化に関与しているが、休眠化移行の詳細なメカニズムについては未解明な部分が多い。本研究では、トキシンRelEを介した細菌の休眠化が高菌体密度時に顕著に引き起こされることを明らかにした。さらに、高菌体密度時におけるRelEを介した休眠化は、アミノ酸欠乏と未知の熱可塑性細胞外物質が影響していることが示唆された。この結果は、薬剤耐性細菌のバイオフィルム制御に重要な知見と考えられる。
また、多くの細菌において細胞外マトリクス生産と運動性の調整がc-di-GMPによって制御されている。c-di-GMPの細胞内濃度が低下すると運動性が促進され細菌はバイオフィルム脱離状態に移行する。本研究では、テトラヒドロ葉酸がc-di-GMPの細胞内濃度を調整する新たな因子である事を初めて明らかにした。テトラヒドロ葉酸の阻害剤としてトリメトプリムが知られているが、トリメトプリム添加時には増殖に影響を与えずにバイオフィルム形成能が抑制された。さらに、このバイオフィルム制御はアミロイド様細胞外タンパクであるcurliの生産抑制を介して行われる事を証明した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
今年度はバイオフィルムの制御に関わる新規因子を二つ発見し、脱離関連因子の探索という初年度の目標を達成したため。
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| Strategy for Future Research Activity |
バイオフィルム中では細菌の休眠化が行われていることが今年度の研究により示唆された。休眠化によりバイオフィルム内では遺伝子伝播効率が低下すると考えられるため、今後はバイオフィルム脱離に関する新たな因子の解析を行うとともに、遺伝子伝播以外による脱離手法を考案する必要性もある。
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