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2015 Fiscal Year Research-status Report

環境細菌の新規病原性獲得における原生生物の関与についての解析

Research Project

Project/Area Number 15K18782
Research InstitutionYamaguchi University

Principal Investigator

渡邉 健太  山口大学, 共同獣医学部, 助教 (20582208)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2018-03-31
Keywordsレジオネラ / ゾウリムシ / 共生 / ホロスポラ
Outline of Annual Research Achievements

環境中に存在する病原性細菌の中には、原生生物との共生関係を成立させ、その細胞内で生存しているものが存在する。この環境中での共生という現象が、ヒトでの病原性としての細胞内寄生能とどのような関係性があるのか、あるいは細胞内寄生能の獲得に関与しているのかを明らかにすることが本研究の目的である。そこで、一般的な環境細菌であり、かつヒトに病原性を示す細胞内寄生菌でもあるレジオネラと、その環境中での宿主候補としてのゾウリムシを用いた共生モデルを確立させ、これを用いた詳細な解析を行った。
宿主となるゾウリムシは、山口大学のナショナルバイオリソースプロジェクトから取得し、レジオネラについては、山口県内の環境中から複数株を分離することに成功した。それら野外分離株の全株において次世代シーケンサーによるゲノム解析を実施し、得られたドラフトゲノム情報を公表した。
これら取得したゾウリムシとレジオネラの複数の株を用いた感染実験を行った。結果、多くのレジオネラ株がゾウリムシ内での消化を免れ、長く細胞内に留まることが示され、ゾウリムシでの共生が成立することがわかった。しかし、環境中から分離した一部の野外株の中には、ゾウリムシに対して細胞毒性を示し、共生が成立しない株も存在することが明らかになった。そこで、こうした細胞毒性が起こるメカニズムを解明するため、トランスポゾンのランダム挿入による変異株を作製し、ゾウリムシへの細胞毒性に関連する遺伝子の同定を試みた。結果、作製した240の変異株のうち、4株で細胞毒性の消失が認められ、特定の遺伝子がゾウリムシへの毒性の原因となっており、共生の成立・不成立のスイッチングを行っていることが示唆された。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究の根幹となる「ゾウリムシとレジオネラの共生モデル」の確立に成功し、これを用いた解析が進んでいる。また、環境中から分離したレジオネラの中から、ゾウリムシとの共生が成立しない特徴的な株が得られ、これを親株とした変異株の作製が行われた。この変異株を用いた解析により、ゾウリムシでの共生に関与する因子が同定された。こうしたゾウリムシを用いた感染実験や、レジオネラの変異株作製といった技術的な面ではこれまでに何ら問題はなく、次年度以降の研究の発展が期待できる。
また、ゾウリムシの核内共生細菌であるホロスポラとレジオネラのゲノム解析から、これら二つの菌の間で水平伝搬された可能性がある遺伝子の探索も行われ、その候補となる遺伝子のリストアップ、並びにレジオネラでの変異株作製も当初の計画通りに行われている。

Strategy for Future Research Activity

27年度に作製した変異株の性状解析が中心となる。ゾウリムシと共生するレジオネラ、共生しないレジオネラ、共生しないレジオネラから作製した変異株(再び共生する)の性状や病原性を比較検討する。ゾウリムシを用いた解析では、細胞内で菌が存在する食胞の性状を解析する予定であり、食胞膜蛋白の局在や食胞内の化学的性状を明らかにすることで、共生時に特徴的な現象を見つける。ゾウリムシで用いることができる抗体や各種試薬は入手可能である。また、ヒト由来のマクロファージ細胞を用いた解析では、細胞内増殖能や細胞毒性を評価することで、ヒトでの病原性を評価する。同様に、レジオネラ肺炎のモデルマウスを用いた実験も行い、実際のヒトへの感染リスクや病原性と、原生生物での共生能との間にどのような関連性があるのかを解明する予定である。
ホロスポラとの水平伝搬候補遺伝子についても変異株を作製し、それらがゾウリムシでの共生にどのような変化・影響を与えるのかを解析する。

  • Research Products

    (4 results)

All 2016 2015

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (3 results)

  • [Journal Article] Draft Genome Sequences of Five Legionella pneumophila Strains Isolated from Environmental Water Samples.2015

    • Author(s)
      Watanabe Kenta, Suzuki Haruo, Nakao Ryo, Shimizu Takashi, Watarai Masahisa.
    • Journal Title

      Genome Announcements

      Volume: 3 Pages: -

    • DOI

      10.1128/genomeA.00474-15

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Modulation of endosymbiosis by Legionella pneumophila in ciliate Paramecium2016

    • Author(s)
      渡邉健太、中尾亮、藤島政博、橘理人、清水隆、度会雅久
    • Organizer
      第89回日本細菌学会総会
    • Place of Presentation
      大阪国際交流センター(大阪府大阪市)
    • Year and Date
      2016-03-24
  • [Presentation] ゾウリムシを用いたレジオネラの原生生物感染モデルの構築2015

    • Author(s)
      渡邉健太
    • Organizer
      平成27年度獣医学術中国地区大会
    • Place of Presentation
      岡山コンベンションセンター(岡山県岡山市)
    • Year and Date
      2015-10-11
  • [Presentation] ゾウリムシにおけるLegionella pneumophilaの共生制御メカニズムの解析2015

    • Author(s)
      渡邉健太、橘理人、中尾亮、藤島政博、清水隆、度会雅久
    • Organizer
      第158回日本獣医学会学術集会
    • Place of Presentation
      北里大学(青森県十和田市)
    • Year and Date
      2015-09-08

URL: 

Published: 2017-01-06  

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