| 研究課題/領域番号 |
21K07018
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分49050:細菌学関連
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
尾花 望 筑波大学, 医学医療系, 助教 (00722688)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | バイオフィルム / 不均一性 / 偏性嫌気性細菌 / ウェルシュ菌 / 転写後制御 / バイオフィルムマトリクス / 温度 / シアリダーゼ / 遺伝子発現の不均一性 / 温度応答 / 細胞外マトリクス / クロストリジウム属細菌 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では嫌気性細菌集団の不均一性形成メカニズムの解明を通して、細菌の集団生存戦略機構の理解を目指す。これまでにウェルシュ菌バイオフィルム中で細胞外マトリクス遺伝子発現が空間的に不均一に発現していることを見出した。セルソーターによる細胞分取とRNA-seq解析を実施することにより、バイオフィルム中の不均一性形成メカニズムに迫る。また、嫌気ライブセルイメージング系を駆使して、バイオフィルム中の一細胞解析を実施し、嫌気性細菌バイオフィルム形成機構の解明を目指す。これらの解析を通して、本菌の病原性や環境残存性に集団の役割分担/両賭戦術がどのように寄与するかを検証する。
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| 研究成果の概要 |
本研究では嫌気性細菌集団の転写後制御を介した環境適応機構の理解を目指した。ウェルシュ菌は温度（宿主内37°C→環境中25°C）に応答して、転写リードスルーの制御により細胞外マトリクス遺伝子の発現を調節し、バイオフィルムの形態を変化させることを明らかにした。さらにバイオフィルム中の細胞は、25°Cに応答して、シアリダーゼ遺伝子など宿主成分の利用に関与する遺伝子のmRNA安定性が増加し、その発現が劇的に上昇することが明らかとなった。ウェルシュ菌は温度を認識し、転写後制御によって、バイオフィルム形態と栄養利用性を調節することによって、迅速に各環境に適応して生存していると考えられた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
偏性嫌気性細菌は我々ヒトと深く関与している。一部の偏性嫌気性細菌は食中毒および院内感染や慢性感染を引き起こす起因菌（ウェルシュ菌、ディフィシル菌）であり、さらに近年腸内細菌叢はヒトの健康と深く関わることが明らかとなりつつあるが、その多くは偏性嫌気性細菌から構成される。一方で、嫌気性細菌のバイオフィルム研究例は限られており、さらに1細胞レベルの遺伝子発現・不均一性の詳細な研究例はほぼない。本申請は、これまで困難とされていた嫌気性細菌の一細胞遺伝子発現解析を実施し、その環境適応能力と病原性との関連の一端を明らかにした。本成果は医学的・基礎細菌学的観点からも大きな意義を有すると考えられる。
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