Analysis of the serotype conversion in E. coli by large-scale genomic data

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K07006
• 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: Kyushu University
• Principal Investigator: Nakamura Keiji 九州大学, 医学研究院, 講師 (60706216)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 大腸菌 / O抗原・H抗原 / 血清型変換 / Sequence type / 比較ゲノム解析 / 腸管出血性大腸菌

Outline of Final Research Achievements

Lipopolysaccharide (O-antigen) and flagellar protein (H-antigen) on the cell surface of gram-negative bacteria are used for serotyping. Although serotyping is medically and epidemiologically important as an initial examination of pathogenic bacteria, Escherichia coli (E. coli) is known for its highly variable serotypes, with serotype conversion through horizontal transfer and/or recombination in genomic regions encoding O-antigen biosynthesis gene cluster being a major contributor to this variation. In this study, analysis of the serotype conversion in E. coli by taking full advantage of genomic information accumulated in the public database reveals the serotype variation in several E. coli lineages containing enterohemorrhagic E. coli (EHEC) strains and the processes of serotype conversion in each lineage. These findings provide novel insights for understanding the serotype conversion in overall E. coli lineage and the genetical and evolutional mechanism underlying this event.

Free Research Field

細菌学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

細菌感染症の診断において、検体から分離された菌を型別することは非常に重要である。例えば、大腸菌ではO抗原とH抗原による血清型別が行われ、検査の結果O157:H7となれば、腸管出血性大腸菌 (EHEC)感染症として、治療を含めた対処が行われる。大腸菌の血清型は血清型変換により変化することが知られているため、変換の全体像を把握することは、種々の病原性大腸菌をモニタリングするための情報基盤の高度化につながる。本研究で明らかとなったEHEC系統の血清型変換の実態は、今後の血清型別による診断における重要な基礎情報となるとともに、EHECの病原性進化のプロセスを考える上でも重要な知見となると考えられる。