2018 Fiscal Year Annual Research Report
Molecular bases of the insensitivity of bacteria to the carriage of various plasmids
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18H02121
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
野尻 秀昭 東京大学, 生物生産工学研究センター, 教授 (90272468)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 細菌 / プラスミド / fitness / 淘汰 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
プラスミドは宿主に新規形質を与える反面、宿主に対して負荷を与え集団内での生存競争にマイナス要因として働く。この負荷を与えるメカニズムと集団内での優占化／淘汰の機構を理解できれば、耐性菌の優占化抑制、分解菌の効果的利用などプラスミドが関係する微生物機能をより効率的に制御できる。本研究開始前に、土壌細菌の一種であるPseudomonas resinovorans CA10dm4株が10種以上の様々なプラスミドのいずれを保持しても非保持株との競合培養でプラスミド保持株の割合が低下しないという性質（fitnessが高い性質）を持ち、種々のプラスミドに対し“非感受性”であることが示されていた。本研究では、新規性高い現象であるCA10dm4株の“プラスミド非感受性”のメカニズムを明らかにすることを目的としている。
本年度は、まずカルバゾール分解プラスミドpCAR1を保持したCA10dm4株にトランスポゾンTn5変異をランダムに挿入し、変異株を一株ずつプラスミド非保持株と共培養することでfitnessが低下した変異株をスクリーニングした。この結果、2株のpCAR1感受性と変化した変異株を取得した。変異株のTn5挿入遺伝子をgene walkingにより同定した結果、ファージ関連遺伝子と二成分制御系遺伝子が同定された。これらの変異株を人工的に作成し直し、他の種類のプラスミドでも同様のfitness低下が再現することも確認した。これらの結果は、得られた二つの遺伝子が複数種のプラスミドに対して非感受性を示す機構を構成する因子の一部であることを示していた。また、得られた2種の因子をコードする遺伝子の破壊株を用いてRNA-Seq解析を行い、両因子が非感受性にどの様に関与するのかを評価した。
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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
Tn5変異株で破壊されていた遺伝子を人工的に破壊し直した変異体を作製する際に、技術的な問題が発生したため、計画していたRNA-Seq解析が2018年度中に終わらず、5ヶ月の計画繰り越しを行った。しかし、延長した期限内に予定のRNA-Seq解析を終了することができ、2019年度に向けて非常に重要な新規遺伝因子をさらに複数得ることができた。これらの結果は、本基盤研究（B）の全期限内に予定以上の研究成果を上げる可能性を示唆するものであり、研究進捗としては予定された以上の成果を上げることができたと判断できる。このような状況を総合的に評価し、全体として「おおむね順調に進捗している」と判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
2018年度に同定した非感受性の2つの原因因子（ファージ関連因子と二成分制御系）の下流に存在するシグナル伝達系の全貌を解明するため、2018年度に実施したRNA-Seq解析の結果を詳細に解析し、シグナル伝達系を構成する因子をできるだけ多数取得する。遺伝子破壊株と発現解析を駆使して、構成因子同士の相互の関連性を理解する。
また、汎用ベクターを用いてCA10dm4株のfitnessを低下させる条件を探索し、CA10dm4株のプラスミド（ベクター）非感受性の原因を調べる際の手がかりとする。
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