Formation mechanism and eradication technology of energy-accumulaed persisters

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K07565
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 49050:Bacteriology-related
• Research Institution: Waseda University
• Principal Investigator: TSUNEDA SATOSHI 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (30281645)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: persister / エネルギー代謝 / ATP / 乳酸デヒドロゲナーゼ / SOS応答 / 抗菌薬抵抗性 / DNA修復 / 大腸菌

Outline of Final Research Achievements

There exists dormant bacterial population called "persisters" which survive from antimicrobial agents. The objective of this study is to clarify the mechanism of formation of energy-accumulating persisters induced by ldhA expression. The overexpression of ldhA significantly increased the expression of recA, a regulatory gene of SOS response, and suppressed the production of hydroxyl radicals after antimicrobial treatment. These results suggest that ldhA expression leads to accumulation of ATP and active DNA repair via the SOS response upon DNA damage, enabling survival under antimicrobial treatment.

Free Research Field

細菌学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

persisterは感染症患者内に長期間潜伏することによって耐性菌形成を促進させるため、persisterを効率よく根絶させることが重要な課題となっている。従来、persisterはエネルギー代謝が枯渇した状態にあることが一般的であるとされていたが、本研究成果からエネルギー代謝が増加することによって抗菌薬に備える新たなpersisterの生存戦略獲得メカニズムが明らかとなった。本研究の成果を活用し、既存のエネルギー枯渇型persisterと新規なエネルギー蓄積型persisterの分子標的薬剤の開発により、感染症の治療期間が短縮化でき、耐性菌の出現を抑制することが期待される。