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2017 Fiscal Year Annual Research Report

Understanding and control of quorum sensing of intestinal clostridia toward disease prevention and health promotion

Research Project

Project/Area Number 16F16101
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

中山 二郎  九州大学, 農学研究院, 准教授 (40217930)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) YOUSUF BASIT  九州大学, (連合)農学研究科(研究院), 外国人特別研究員
Project Period (FY) 2016-04-22 – 2018-03-31
Keywordsクオラムセンシング / クロストリジア綱細菌 / ウェルシュ菌 / 酪酸菌 / ペプチド
Outline of Annual Research Achievements

ヒト腸内フローラの中核を占めるクロストリジア綱細菌群には、善玉菌から悪玉菌そして病原菌も含まれ多種多様である。これまでの申請者らの研究および細菌ゲノム配列データから、このクロストリジアの多くが、種特異的な環状ペプチドシグナル(AIP)を用いて同種菌間でコミュニケーションを行い、遺伝子の発現を特異的にコントロールし(クオラムセンシング)、また、時には他種細菌のクオラムセンシングを干渉(クオラムクエンチング)していることが示唆されている。本年度は、プロバイオティクスとして知られる酪酸菌(Clostridium butyricum)のQSについて、AIPで誘導される遺伝子をRNAseq法により解析した。また、酪酸菌とウェルシュ菌(Clostridium perfringens)および酪酸菌とディフィシル菌(Clostridium difficile)間のクオラムセンシングのクロストークを調べた。その結果、酪酸菌のAIPがウェルシュ菌やディフィシル菌のクオラムセンシングを阻害することを見出した。以上の結果から、腸内細菌叢の中核を形成するクロストリジア綱細菌群は自身の遺伝子発現を制御するクオラムセンシングを有し、フェノタイプを積極的に細胞密度依存的に制御する機構を持ち合わせているのに加えて、異種細菌間のコミュニケーションも自身のクオラムセンシングを用いて行っているという可能性が示唆された。そして、これらの制御機構に人為的に巧みに介入することで、病原菌の病原性発現の阻止や、善玉菌の定着と増殖をより活性化させることも可能であると示唆された。例えば、酪酸菌プロバイオティクス株を経口摂取したり、あるいは酪酸菌の増殖させるためのプレバイオティクスを摂取したりすることで、クロストリジウム属感染症を予防したり、あるいは治療したりすることができると期待される。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (5 results)

All 2018 2017

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

  • [Journal Article] Metabolic dependent and independent pH-drop shuts down VirSR quorum sensing in Clostridium perfringens2018

    • Author(s)
      Adachi Keika、Ohtani Kaori、Kawano Michio、Singh Ravindra Pal、Yousuf Basit、Sonomoto Kenji、Shimizu Tohru、Nakayama Jiro
    • Journal Title

      Journal of Bioscience and Bioengineering

      Volume: in press Pages: in press

    • DOI

      10.1016/j.jbiosc.2017.12.019

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Clostridium perfringensの代謝同調的な内在性クオラムクエンチング機構の実態解明2017

    • Author(s)
      安達桂香、Ravindra Pal Singh、大谷郁、園元謙二、中山二郎
    • Organizer
      環境微生物系学会合同大会
  • [Presentation] Clostridium perfringensの毒素産生制御に関わる内在性クラムクエンチングの解析2017

    • Author(s)
      安達桂香、Ravindra Pal Singh、園元謙二、中山二郎
    • Organizer
      第69回日本生物工学会年次大会
  • [Presentation] Metabolic-linked pH-drop quenches VirSR quorum sensing in Clostridium perfringens2017

    • Author(s)
      Keika Adachi, Jiro Nakayama
    • Organizer
      6th ASM Cell-Cell communication in Bacteria
  • [Book] Biotechnological Applications of Quorum Sensing Inhibitors2018

    • Author(s)
      Basit Yousuf, Keika Adachi, Jiro Nakayama
    • Total Pages
      in press
    • Publisher
      Springer Nature

URL: 

Published: 2019-12-27  

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