2020 Fiscal Year Research-status Report
抗酸菌の情報伝達系を介したバイオフィルム形成機構の解明と除去剤の開発
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19K08629
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| Research Institution | Osaka City University |
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Principal Investigator |
西内 由紀子 大阪市立大学, 大学院医学研究科, 助教 (00333526)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大原 直也 岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 教授 (70223930)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | バイオフィルム / 情報伝達系 / ２成分制御系 / センサーヒスチジンキナーゼ / 非結核性抗酸菌 / Mycobacterium avium / 菌膜 / トランスクリプトーム解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
非結核性抗酸菌のMycobacterium avium subsp. hominissuis (MAH)が低酸素条件下で菌膜型バイオフィルムを形成することを見出した (Sci Rep. 2017)。この事実は、MAHが低酸素条件を感知し、バイオフィルムを形成することを示唆している。本研究の目的は、バイオフィルム除去剤を開発するために、低酸素 を感知する情報伝達系を同定してバイオフィルム形成機構を解明することである。大気条件(バイオフィルム非形成)と、低酸素条件(バイオフィルム形 成)で培養した菌体からメッセンジャーRNAを精製してトランスクリプトーム解析を実施し、低酸素を感知することが期待されるMAV_RS11960を同定した。本遺伝子は、低酸素や光に反応するPASドメインと、ヒスチジンキナーゼドメインを有していることから、低酸素を感知するセンサーである可能性が高い。次に、本遺伝子の過剰発現株を作製し、そのバイオフィルム形成能を野生株と空ベクター株と比較した。その結果、過剰発現株のバイオ フィルム形成は有意に増加し、同定した遺伝子が確かに関与していることが明らかになった。現在過剰発現株のトランスクリプトーム解析を実施し、対となるレスポンスレギュレーター遺伝子の同 定を目指している。抗酸菌のうち結核菌では、2成分制御系の研究が行われ、幾つかその機能が知られているが、MAHでは今までに全く知られていない。本研究成果はMAHの2成分制御系のうち、初めて機能を明らかにする一つとなり、重要な研究成果といえる。
また、MAHの形成バイオフィルムについて、自然界と、実験室内で形成したバイオフィルムの超微細構造についても報告した。バイオフィルムの形成を阻害する化合物をスクリーニングして、候補が見つかった。除去剤としての応用に向けて検討を進める予定である。
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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
理由 当初予定通り、トランスクリプトーム解析を実施し、解析ソフトRを用いて有意な発現変動遺伝子を同定したところ、ただ一つのセンサーヒスチジンキナーゼを同定することができた。この遺伝子は、ドメイン構造からも目的とするセンサーヒスチジンキナーゼであることが強く示唆され、予想以上の成果であった。残念なことに、本遺伝子はオーファン遺伝子だったので、対となるレスポンスレギュレーター遺伝子の同定には到らなかった。 次に、このセンサーヒスチジンキナーゼの過剰発現株を順調に作成することができた。本研究で用いている菌種MAHは欠失変異株の作成が非常に困難であることが知られている。本研究においても、欠失変異株の作成はできなかった。この過剰発現株は野生株、および空ベクター挿入株に比べてバイオフィルム形成が有意に増加した。このことから、同定したセンサーヒスチジンキナーゼが、目的とする遺伝子であることが強く示唆された。現在、トランスクリプトーム解析を実施中で、この結果からより詳細なバイオフィルム形成メカニズムの解明につながると思われる。バイオフィルムの超微細構造についても報告した。また、バイオフィルムの形成を阻害する化合物も見出した。このように当初計画通りに進捗している。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初計画に従って、本年度実施したトランスクリプトーム分析の結果を解析し、解析結果から、Mycobacterium avium subsp. hominissuis (MAH) のバイオフィルム形成メカニズムの解明につなげる。バイオフィルム形成に伴い、糖脂質の産生量が変化することを明らかにしているが、遺伝子発現の変化と比較検討する予定である。また、バイオフィルムの形成を阻害する化合物をスクリーニングして、候補が見つかった。除去剤としての応用に向けて検討を進める予定である。
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| Causes of Carryover |
コロナ禍のため、旅費経費がなかったため。次年度に旅費として使用する予定である。
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