2021 Fiscal Year Annual Research Report
Host adaptation and niche expansion of pathogenic bacteria: a new approach of microbial ecology based on molecular evolution of colonization factors
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19K22459
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| Research Institution | Osaka City University |
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Principal Investigator |
和田 崇之 大阪市立大学, 大学院生活科学研究科, 教授 (70332450)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西川 禎一 帝塚山学院大学, 人間科学部, 特任教授 (60183539)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2022-03-31
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| Keywords | 腸内細菌 / 宿主適応 / 定着因子 / 分子進化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
細胞接着因子F4（K88）は、子豚下痢症の原因として報告された家畜防疫上重要な病原因子である．しかし，F4に相同性を持つ接着因子（F4-related Adhesins, F4RAds）はヒトを含めた様々な動物種から報告されており，極めて高い配列保存度とは裏腹に，幅広い宿主レンジを持つことが示唆されている．新型コロナウイルス感染症の流行により，充分な野外調査が実施できない状況を鑑みて，本年度は対象をヒトと家畜から分離された大腸菌株に設定した．
まず，先行研究によって既に分離済みであったastA（下痢原性毒素EAST1をコードする遺伝子）陽性の大腸菌株を利用し，F4RAds検出用リアルタイムPCRで陽性となったヒト由来株（4株）のドラフトゲノム配列を解読した．結果，いずれの菌株も新規のF4RAdsオペロンを保有していることがわかり，本検出手法の有効性が確認された．一方，培養細胞 (HEp-2) への感染実験では，これら4株はいずれも接着能を示さなかったことから，今後他の動物細胞を用いた接着試験などにより，接着対象を精査する必要がある．ウシ・ブタ由来F4RAds陽性株もゲノム配列を現在解読中であり，R4年度内に状況が確定する．
公衆衛生上問題となる下痢原性大腸菌の一部は、ヒト腸管細胞に分散接着性を示す。既知の接着因子を保持しない分散接着性大腸菌株（12株）を対象としてゲノム配列を解読したところ，このうち2株から新規性の高いF4RAdsオペロンが確認された．そこで，これらをサブクローニングし，実験室大腸菌を用いた組換え体を作成した．これらの感染実験によってHEp-2細胞への分散接着性が確認されたことから，新たに同定されたF4RAdsがヒト細胞への接着に実際に寄与していることが傍証された．以上の結果は，大腸菌におけるヒト腸管への接着にF4RAdsが広く寄与している可能性を示唆している．
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