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Understanding metabolic regulatory mechanisms of dormant cells in biofilms based on multi-omics analysis

Research Project

Project/Area Number 17J10663
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Bacteriology (including mycology)
Research InstitutionWaseda University

Principal Investigator

千原 康太郎  早稲田大学, 理工学術院, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2017-04-26 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2019: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2018: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords休止細菌 / 緑膿菌 / バイオフィルム / RNA-タンパク質相互作用 / トランスオミクス / Hfq / small non-coding RNA / RNA翻訳制御 / RNA-タンパク質インタラクション
Outline of Annual Research Achievements

バイオフィルム関連感染症難治化の要因の一つとして休止細菌の存在が挙げられる。昨年度までに、緑膿菌バイオフィルム中の休止細菌の分取およびプロテオミクス解析によって、休止細菌では鉄の獲得に寄与するBacterioferritinや酸化還元恒常性維持に関与するThioredoxinが高発現していることを明らかにした。
プロテオミクス解析の結果と併行して、緑膿菌のRNA結合タンパク質Hfqを対象としたCrosslinking Immunoprecipitation followed by high-throughput sequencing (CLIP-seq) を実施し、バイオフィルム環境において鉄利用の恒常性に寄与するsmall non-coding RNA (sRNA) PrrF1/2が過剰に発現することを明らかにした。CLIP-seqの結果の妥当性評価のために、PrrF1が制御する新規ターゲットRNAをIntaRNAによって予測した結果、酸化還元恒常性維持に関与するSoluble Pyridine Nucleotide Transhydrogenase SthAが検出された。sthAが実際にPrrF1によって制御されているかを確かめるために、Translational fusion assayを実施した。その結果,sthAはPositive controlのsodBと同様にPrrF1の過剰発現により、翻訳が負に制御されることが明らかとなった。さらに、予測された塩基対領域に変異を導入し、GFP蛍光値を測定した結果、実際に予測された塩基対領域でsthAがPrrF1によって制御されていることが確認できた。
以上の結果から、バイオフィルム中の休止細菌の生存には、鉄源の利用や酸化還元恒常性に寄与する複数の遺伝子による転写または翻訳のレベルでの遺伝子制御が重要になると予想される。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2020 2019 2018 2017 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results)

  • [Int'l Joint Research] Wuerzburg University(ドイツ)

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] Wuerzburg University(ドイツ)

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] IMIB, Wuerzburg university(ドイツ)

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Journal Article] Conditional Hfq Association with Small Noncoding RNAs in Pseudomonas aeruginosa Revealed through Comparative UV Cross-Linking Immunoprecipitation Followed by High-Throughput Sequencing2019

    • Author(s)
      Chihara Kotaro、Bischler Thorsten、Barquist Lars、Monzon Vivian A.、Noda Naohiro、Vogel Joerg、Tsuneda Satoshi
    • Journal Title

      mSystems

      Volume: 4 Issue: 6

    • DOI

      10.1128/msystems.00590-19

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Global characterization of RNA-binding protein targetome2020

    • Author(s)
      千原康太郎, 常田聡
    • Organizer
      第93回日本細菌学会学術集会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 緑膿菌Hfqに結合する新規small non-coding RNAの機能解明2020

    • Author(s)
      高杉健一, 千原康太郎, 野田尚宏, 常田聡
    • Organizer
      第93回日本細菌学会学術集会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Bacterial target-centric view of small RNA regulation revealed by comparative CLIP-seq2019

    • Author(s)
      千原康太郎, Thorsten Bischler, Lars Barquist, 野田尚宏, Joerg Vogel, 常田聡
    • Organizer
      第92回日本細菌学会学術集会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 緑膿菌バイオフィルム中のDormant cells亜集団の選択的プロテオミクスおよび時空間動態解析2019

    • Author(s)
      千原康太郎,吉山千尋,Iva Kotaskova,河合祐人,松本慎也,常田聡
    • Organizer
      第33回日本バイオフィルム学会学術集会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] RNAシャペロンHfqによるバイオフィルム環境適応制御機構の理解2018

    • Author(s)
      千原康太郎, Thorsten Bischler, Lars Barquist, 野田尚宏, Joerg Vogel, 常田聡
    • Organizer
      第32回日本バイオフィルム学会学術集会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Deciphering a global role of RNA chaperone Hfq in the Pseudomonas aeruginosa transcriptome: Comparative CLIP-seq of planktonic and biofilm forms2018

    • Author(s)
      Kotaro Chihara, Thorsten Bischler, Lars Barquist, Naohiro Noda, Joerg Vogel, & Satoshi Tsuneda
    • Organizer
      8th ASM Conference on Biofilms
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] バイオフィルムを形成する細菌の増殖速度と抗生物質抵抗性2017

    • Author(s)
      吉山千尋、千原康太郎、河合祐人、松本慎也、常田聡
    • Organizer
      第31回日本バイオフィルム学会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report

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Published: 2017-05-25   Modified: 2024-03-26  

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