大腸菌のバイオフィルム形成及びバイオフィルム内細胞死制御因子の解明

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K05413
• Research Institution: Osaka City University
• Principal Investigator: 山口 良弘 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 准教授 (00737009)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: バイオフィルム / Toxin-antitoxin system / MqsA

Outline of Annual Research Achievements

大腸菌のMqsRはべん毛の発現を誘導し、運動性およびバイオフィルム形成を促進する転写因子として同定された。しかし申請者は、(1) mqsRは下流の mqsA とオペロンを形成していること、(2) MqsR は生育阻害を引き起こしMqsA の共発現によってその阻害は中和されること、(3) MqsRはRNAのGCU配列を特異的に切断するエンドリボヌクレアーゼであることを明らかにし、MqsR-MqsA をToxin-antitoxin system として同定した。さらに、MqsAはmqsRAオペロンの5’-UTRに存在する回文配列に結合することをこれまで明らかにした。本申請研究では、MqsRおよびMqsの活性を中和するMqsAを介した大腸菌の運動性およびバイオフィルム形成促進量を解析している。MqsAはDNAに結合し自身の転写を抑制する。前年度までの研究で、DNA結合能を失ったMqsA変異体は運動性およびバイオフィルム形成を促進しなかったことから、MqsAのDNA結合能は運動性およびバイオフィルム形成促進に必須であることが示された。そこで本年度はMqsAによる運動性およびバイオフィルム形成促進に関与する遺伝子のスクリーニング法を確立し、探索を行ったが同定には至らなかった。しかし、MqsAによる運動性およびバイオフィルム形成の促進は異なる経路を介して誘導されることが示唆された。 また、MqsAによる運動性促進にはcurli線毛またはセルロースのような多糖類形成量の減少が関与することが示唆された。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

MqsA による運動性およびバイオフィルム促進機構に関与する遺伝子の探索を行うために、スクリーニング系の確立を目指した。スクリーニング系は確立できたものの、Congo-red を用いた系の確立に時間を要した。また、本スクリーニング系で選抜された遺伝子は MqsAによる促進機構に大きな影響を与えず、未だ主要な関連遺伝子の同定には至っていない。

Strategy for Future Research Activity

MqsA による運動性およびバイオフィルム形成促進には MqsA によって、curli線毛またはセルロースのような多糖形成量の減少によることが示唆された。今後は、MqsAによる促進機構を調べるとともに MqsA によってバイオフィルム内の細胞死が引き起こされているかを調べる。そのために、大腸菌でのバイオフィルム内の細胞死の可視化条件を決定し、欠損株と野生型株の比較を行う予定である。

Causes of Carryover

本年度は試薬などは前年度購入したものでまかなえたが、予定外にクリーンベンチと冷却遠心機の購入が必要となり、当初の執行予定と異なったため。