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可動性排出ポンプTMexCD-TOprJの薬剤耐性・病原性との関連性

研究課題

研究課題/領域番号 23K06556
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分49050:細菌学関連
研究機関国立感染症研究所

研究代表者

鈴木 仁人  国立感染症研究所, 薬剤耐性研究センター, 主任研究官 (70444073)

研究期間 (年度) 2023-04-01 – 2027-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2026年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2025年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2024年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワード薬剤耐性 / RND型排出ポンプ / TMexCD-TOprJ / 細菌 / 病原性
研究開始時の研究の概要

多剤耐性に関わるRND型排出ポンプ遺伝子クラスターtmexCD-toprJは、可動性遺伝因子によってグラム陰性菌に広く拡散している。本研究では、TMexCD-TOprJを発現することで細菌に与える影響を薬剤耐性と病原性に注目して俯瞰的に把握することを企図した。TMexCD-TOprJの新規基質探索、亜型を含む機能解析などから、tmexCD-toprJを保有することの利点および欠点を明らかにしたい。

研究実績の概要

多剤耐性に関わる可動性 (mobile) のRND型排出ポンプ遺伝子クラスターtmexCD-toprJは、可動性遺伝因子によって媒介され、世界の自然環境中および宿主に関連したグラム陰性菌に拡散している。これまでにTMexCD-TOprJ排出ポンプの基質としてチゲサイクリン、テトラサイクリン系抗菌薬、セファロスポリン系抗菌薬、アミノ配糖体系抗菌薬、フルオロキノロン系抗菌薬などが明らかとなっている。国外の研究グループや応募者らのtmexCD-toprJを保有する細菌分離株の分子疫学的な解析により、tmexCD-toprJの各亜型を保有する菌種・菌株やその遺伝子クラスターの拡散機構に関しての知見が蓄積してきているが、TMexCD-TOprJ排出ポンプの細菌の薬剤耐性や病原性に関する機能的な検討は十分とは言えないのが現状である。そこで本研究では、TMexCD-TOprJを発現することで細菌に与える影響を薬剤耐性と病原性に注目して俯瞰的に把握することを企図した。TMexCD-TOprJの新規基質探索、亜型を含む機能解析などから、tmexCD-toprJを保有することの潜在的な利点および欠点を明らかにしたい。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

初年度は、大腸菌の実験室株(K-12株)においてtmexCD-toprJ遺伝子クラスターの主な亜型(tmexCD1-toprJ1、tmexCD2-toprJ2、tmexCD3-toprJ1b、tmexCD4-toprJ4、tmexC3D5-toprJ2b、tmexC6D6-toprJ1bなど)およびコントロールとして緑膿菌のmexCD-oprJをpSC101系の低コピープラスミドに導入し、TMexCD-TOprJもしくはMexCD-OprJを恒常発現する大腸菌株において、RND型排出ポンプ阻害剤の存在下もしくは非存在下で、各種薬剤に対する感受性を測定した。また、大腸菌野生株、TMexCD-ToprJ発現株、およびMexCD-OprJ発現株のRNA-Seqによるトランスクリプトーム解析を行い、大腸菌が本来有していない薬剤排出ポンプの存在が宿主染色体の遺伝子発現に与える影響を確認した。

今後の研究の推進方策

初年度から継続して、大腸菌野生株およびTMexCD-TOprJ発現株においてRND型排出ポンプ阻害剤の存在下もしくは非存在下の薬剤耐性に関わる影響を検討する。カウンターアッセイとして大腸菌実験室株 (K-12株) に加えて、大腸菌流行株 (臨床で最も分離されるphylogroup B2の病原性株) においても同様の結果が得られるか検証を行う。また、TMexCD-TOprJと協調して働く宿主因子の同定のために、大腸菌ゲノムの系統的な機能解析に有用な遺伝子破壊株コレクションであるKeioコレクション (計3,909株を約500株ずつプールして-80度保存済み) に対して、tmexCD-toprJ遺伝子クラスターを導入し、チゲサイクリンなどTMexCD-TOprJの基質となる抗菌化合物で選択を行う。選択後のプールと非選択のプールの双方に関して、ディープシークエンスを行い、外部から導入されたtmexCD-toprJの機能発現に関わる宿主遺伝子を同定を試みる。

報告書

(1件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (12件) (うち国際共著 2件、 査読あり 12件、 オープンアクセス 10件)

  • [雑誌論文] Harnessing a T1 Phage-Derived Spanin for Developing Phage-Based Antimicrobial Development2024

    • 著者名/発表者名
      Yamashita Wakana、Ojima Shinjiro、Tamura Azumi、Azam Aa Haeruman、Kondo Kohei、Yuancheng Zhang、Cui Longzhu、Shintani Masaki、Suzuki Masato、Takahashi Yoshimasa、Watashi Koichi、Tsuneda Satoshi、Kiga Kotaro
    • 雑誌名

      BioDesign Research

      巻: 6 ページ: 0028-0028

    • DOI

      10.34133/bdr.0028

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Author Correction: National genomic surveillance integrating standardized quantitative susceptibility testing clarifies antimicrobial resistance in Enterobacterales2024

    • 著者名/発表者名
      Kayama Shizuo、Yahara Koji、Sugawara Yo、Kawakami Sayoko、Kondo Kohei、Zuo Hui、Kutsuno Shoko、Kitamura Norikazu、Hirabayashi Aki、Kajihara Toshiki、Kurosu Hitomi、Yu Liansheng、Suzuki Masato、Hisatsune Junzo、Sugai Motoyuki
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 15 号: 1 ページ: 8046-8046

    • DOI

      10.1038/s41467-024-45349-1

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Direct visualization of ribosomes in the cell-free system revealed the functional evolution of aminoglycoside2024

    • 著者名/発表者名
      Tomono Junta、Asano Kosuke、Chiashi Takuma、Suzuki Masato、Igarashi Masayuki、Takahashi Yoshiaki、Tanaka Yoshikazu、Yokoyama Takeshi
    • 雑誌名

      The Journal of Biochemistry

      巻: in press 号: 6 ページ: 587-598

    • DOI

      10.1093/jb/mvae002

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Mobile class A β-lactamase gene blaGMA-12024

    • 著者名/発表者名
      Yano Hirokazu、Suzuki Masato、Nonaka Lisa
    • 雑誌名

      Microbiology Spectrum

      巻: 12 号: 1 ページ: 1-13

    • DOI

      10.1128/spectrum.02589-23

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] ACE2 knockout hinders SARS-CoV-2 propagation in iPS cell-derived airway and alveolar epithelial cells2023

    • 著者名/発表者名
      Niwa Ryo、Sakai Kouji、Lung Mandy Siu Yu、Matsumoto Tomoko、Mikawa Ryuta、Maehana Shotaro、Suzuki Masato、Yamamoto Yuki、Maurissen Thomas L.、Hirabayashi Ai、Noda Takeshi、Kubo Makoto、Gotoh Shimpei、Woltjen Knut
    • 雑誌名

      Frontiers in Cell and Developmental Biology

      巻: 11 ページ: 1290876-1290876

    • DOI

      10.3389/fcell.2023.1290876

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Protocol for detecting Helicobacter suis infection in gastric biopsies and serum by PCR and ELISA2023

    • 著者名/発表者名
      Matsui Hidenori、Suzuki Masato、Aoki Sae、Shibayama Keigo、Tokunaga Kengo、Suzuki Hidekazu、Mabe Katsuhiro、Kenri Tsuyoshi、Rimbara Emiko
    • 雑誌名

      STAR Protocols

      巻: 4 号: 4 ページ: 102556-102556

    • DOI

      10.1016/j.xpro.2023.102556

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Complete genome constellations of two bovine rotavirus A strains isolated in Japan reveal a unique T9 NSP3 genotype2023

    • 著者名/発表者名
      HASAN Md Amirul、SUZUKI Masato、SAKAI Kouji、KABIR Md Humayun、MIYAOKA Yu、HAKIM Hakimullah、KADOTA Chisaki、SHOHAM Dany、TAKEHARA Kazuaki
    • 雑誌名

      The Journal of Veterinary Medical Science

      巻: 85 号: 9 ページ: 998-1003

    • DOI

      10.1292/jvms.23-0268

    • ISSN
      0916-7250, 1347-7439
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Prevalence and Associated Factors of optrA-Positive-Enterococcus faecalis in Different Reservoirs around Farms in Vietnam2023

    • 著者名/発表者名
      Ha Hoang Thi An, et al.
    • 雑誌名

      Antibiotics

      巻: 12 号: 6 ページ: 954-954

    • DOI

      10.3390/antibiotics12060954

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Temporal shifts in the predominant carbapenemase gene types among carbapenemase-producing Klebsiella pneumoniae isolated in Bangkok, Thailand, during 2013?20162023

    • 著者名/発表者名
      Sakamoto Noriko、Laolerd Warawut、Akeda Yukihiro、Sugawara Yo、Motooka Daisuke、Yamamoto Norihisa、Takeuchi Dan、Shanmugakani Rathina Kumar、Nishi Isao、Suzuki Masato、Shibayama Keigo、Iida Tetsuya、Santanirand Pitak、Tomono Kazunori、Hamada Shigeyuki
    • 雑誌名

      Journal of Medical Microbiology

      巻: 72 号: 6

    • DOI

      10.1099/jmm.0.001711

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Development of serological assays to identify Helicobacter suis and H. pylori infections2023

    • 著者名/発表者名
      Matsui Hidenori、Rimbara Emiko、Suzuki Masato、Tokunaga Kengo、Suzuki Hidekazu、Sano Masaya、Ueda Takashi、Tsugawa Hitoshi、Nanjo Sohachi、Takeda Akira、Sasaki Makoto、Terao Shuichi、Suda Tsuyoshi、Aoki Sae、Shibayama Keigo、Ota Hiroyoshi、Mabe Katsuhiro
    • 雑誌名

      iScience

      巻: 26 号: 4 ページ: 106522-106522

    • DOI

      10.1016/j.isci.2023.106522

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Enterococcal Linear Plasmids Adapt to Enterococcus faecium and Spread within Multidrug-Resistant Clades2023

    • 著者名/発表者名
      Hashimoto Yusuke、Suzuki Masato、Kobayashi Sae、Hirahara Yuki、Kurushima Jun、Hirakawa Hidetada、Nomura Takahiro、Tanimoto Koichi、Tomita Haruyoshi
    • 雑誌名

      Antimicrobial Agents and Chemotherapy

      巻: 67 号: 4 ページ: 67-67

    • DOI

      10.1128/aac.01619-22

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Reconsideration of the previously classified incompatibility groups of plasmids, IncP-1 and IncP-112023

    • 著者名/発表者名
      Shintani Masaki、Suzuki Haruo、Nojiri Hideaki、Suzuki Masato
    • 雑誌名

      Environmental Microbiology

      巻: - 号: 6 ページ: 1071-1076

    • DOI

      10.1111/1462-2920.16345

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス

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公開日: 2023-04-13   更新日: 2024-12-25  

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