Investigating emergence of pathogenic bacteria using in vivo experimental evolution

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 22K19435
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 49:Pathology, infection/immunology, and related fields
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: Kaito Chikara 岡山大学, 医歯薬学域, 教授 (60420238)
• Project Period (FY): 2022-06-30 – 2024-03-31
• Keywords: リボソームタンパク質 / アデニロコハク酸合成酵素

Outline of Final Research Achievements

To understand the evolution of bacterial virulence functions, it is necessary to understand the mechanisms by which bacteria evade the stresses of various infectious environments. In this study, we searched for genes involved in bacterial resistance to stresses to which bacteria are exposed in various infectious environments. By searching for resistant strains of Escherichia coli for zinc, which is involved in bactericidal activity by immune cells, we found that a deficiency of ribosomal proteins leads to zinc resistance in E. coli. We also searched for susceptible strains of colistin, an antimicrobial peptide, and found that a deficiency in adenylosuccinate synthase, which is involved in AMP synthesis, causes antimicrobial peptide susceptibility in E. coli.

Free Research Field

分子生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

リボソームタンパク質の遺伝子欠損株が亜鉛耐性を示した知見から、リボソームの構造異常や翻訳機能の異常が感知され、亜鉛ストレスに対する細菌の耐性を発動させる機構が存在すると推定される。
これまでに複数の細菌種において、アデニロコハク酸合成酵素の遺伝子欠損株が病原性を低下することが知られていたが、そのメカニズムは明らかではなかった。本研究の知見から、アデニロコハク酸合成酵素欠損株の病原性低下の一要因として、宿主体内で暴露される抗菌ペプチドに感受性となることが考えられる。薬剤によるアデニロコハク酸合成酵素の阻害は、宿主免疫に対する感受性、病原性低下、抗生物質感受性を引き起こすと期待できる。