Mechanism of biofilm formation and cell death mediated with MqsA in Escherichia coli

2020 Fiscal Year Annual Research 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: トキシン・アンチトキシンシステム

Outline of Annual Research Achievements

大腸菌のMqsRは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。申請者は、MqsR-MqsAをToxin-antitoxin systemとして同定し、MqsAはmqsRAの5’-UTRの回文配列に結合することを明らかにした。本研究では、MqsRおよびMqsAを介した大腸菌の運動性およびバイオフィルム形成制御を解析している。前年度までに、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を明らかにし、関与する遺伝子のスクリーニング法を確立したが遺伝子の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促進は異なる経路を介すること、MqsAによる運動性促進には多糖類形成量の減少が関与することが示唆された。
本年度は、初めに合成DNAを用いたSELEX法で、MqsAが結合する遺伝子の同定を試みた。しかし、３および５ラウンド行った後のDNAの配列を解析したが、MqsA特異的なコンセンサス配列は得られなかった。この原因として、MqsAは配列特異的に特定の遺伝子を抑制するのではなく、認識配列が広く多数の遺伝子を制御しているからではないかと考えた。そこで、MqsAが制御する遺伝子を特定するために大腸菌のゲノムDNAライブラリーを作成し、ゲノムDNAを用いたgenomic-SELEX法を行なった。しかし、現在までにMqsAが制御する遺伝子の同定には至っていない。今後、継続して実験をっていく。また、大腸菌野生型株（MG1655）およびmqsRA欠損株におけるバイオフィルム内の生細胞および死細胞をLive/Dead kitを用いた染色で観察した。しかし、バイオフィルム内の細胞が染色されず、生死の判別ができなかった。染色条件を検討したが、現在までこの問題を解決できておらず、バイオフィルム内の生死にMqsR-MqsA TA systemが関与するかどうかは不明である。