2020 Fiscal Year Final Research Report

New aspect of bacterial quorum signal for commensalism in gastrointestinal tract

Research Project

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Project/Area Number	19K22288
Research Category	Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Medium-sized Section 38:Agricultural chemistry and related fields
Research Institution	Kyushu University
Principal Investigator	Nakayama Jiro 九州大学, 農学研究院, 教授 (40217930)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	田中芳彦福岡歯科大学, 口腔歯学部, 教授 (00398083)
Project Period (FY)	2019-06-28 – 2021-03-31
Keywords	クオラムセンシング / ウエルシュ菌 / チオラクトンペプチド / 自己誘導ペプチド / 補体 / diguanylate cylase / cyclic di-GMP
Outline of Final Research Achievements	Autoinducing peptide (AIP) involved in quorum sensing of Clostridium perfringens has thiolactone structure that is also observed C3 molecule of host complement system. Therefore, we suspected whether the thiolactone reacts with molecule on the bacterial cell surface that was targeted by opsonization of complement system. Indeed, AIP-lacking mutant was not able to survive in the serum. However, this phenomenon could not be rescued by adding AIP, suggesting other mechanism for the phenotype of TS230 highly sensitive to serum. In this context, we found that TS230 forms pellicle biofilm which may be caused by the lack of cyclic di-GMP known as a intracellular second messenger.We are now interested in the cross-talk between AIP-mediated quorum sensing and cyclic-di-GMP mediated control system.
Free Research Field	応用微生物学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	クオラムセンシングとは多くの細菌が有する細胞密度依存的に遺伝子発現を制御する機構のことである。ウエルシュ菌やその近縁種ではチオラクトン構造を有する環状のペプチドを自己誘導因子としてクオラムセンシングをオンにする。我々はその環状ペプチドが人体感染時に免疫系から回避するのにも機能しているのではないかと考えた。実際に、自己誘導因子を作製できない変異株は血清中で僅か１０秒で死滅した。しかし、この実験に自己誘導因子を加えてもこの現象は同様に起こり、この変異株ではセカンドメッセンジャーの現象が起きていた。クオラムセンシングとセカンドメッセンジャの間のクロストークという新たな可能性が示唆され興味がもたれる。