• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

細菌の潜在的病原性をつかさどる分子基盤の解明

研究課題

研究課題/領域番号 23K24131
補助金の研究課題番号 22H02869 (2022-2023)
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金 (2024)
補助金 (2022-2023)
応募区分一般
審査区分 小区分49050:細菌学関連
研究機関岡山大学

研究代表者

垣内 力  岡山大学, 医歯薬学域, 教授 (60420238)

研究分担者 寺尾 豊  新潟大学, 医歯学系, 教授 (50397717)
古田 和幸  岡山大学, 医歯薬学域, 准教授 (50644936)
研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2024年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2023年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2022年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
キーワードコアゲノム / 2-チオウリジン / 陽イオン性界面活性剤 / 枯草菌 / 糖転移酵素 / 潜在的病原性
研究開始時の研究の概要

これまでに代表者は、病原性因子の多くが非病原性の細菌に保存されていること、ならびに、非病原性大腸菌から高病原性の大腸菌変異株が得られることを発見した。これらの結果は、非病原性細菌が潜在的な病原性機能を有することを示唆している。本課題では、グラム陰性とグラム陽性のモデル細菌遺伝子リソースと代表者の病原性評価系を連携させ、細菌コアゲノム上の潜在的病原性に関わる遺伝子群を網羅的に同定し、細菌の潜在的病原性の分子基盤を解明する。中長期的には、潜在的病原性を標的とした新規感染症治療薬への展開を志向するとともに、細菌学の普遍的課題である病原性細菌の進化に関する新たな原理解明を目指す。

研究実績の概要

本年度は、大腸菌遺伝子欠損株ライブラリーから、陽イオン性界面活性剤である臭化セチルトリメチルアンモニウム(CTAB)に耐性を示す株を探索した。その結果、3909株の中から75株のCTAB耐性株を同定した。この中に、tRNAの2-チオウリジン合成に関わる遺伝子の欠損株が複数含まれていた。そこで、2-チオウリジン合成に関わる遺伝子の一つであるtusAについて、その欠損がCTAB耐性を引き起こすメカニズムの解析をおこなった。tusA欠損株はCTAB以外の陽イオン性界面活性剤や抗菌ペプチドであるプロタミンにも耐性を示した。この結果から菌体表層の電荷が変化している可能性を考え解析したところ、tusA欠損株は野生株と比較して菌体表層が負に帯電していることが明らかになった。次に、tusA欠損株ではtRNAの2-チオウリジンが喪失し翻訳に影響が出ていると考え、翻訳における終止コドンの読み飛ばしとコドンの読み枠のずれの頻度を検討した。tusA欠損株では、野生株に比べて、これらの翻訳の異常頻度が低く、翻訳における忠実度が変化していることが示唆された。さらにRNAシークエンスの結果、tusA欠損株では、野生株に比べ、運動性や翻訳に関わる遺伝子の転写産物量が増加していた。
以上の結果から、tusA遺伝子の欠損によりtRNAの2-チオウリジン合成能が失われた結果、菌体表層の負電荷が大きくなり、陽イオン性抗菌物質への大腸菌の耐性化が導かれることが示唆された。菌体表層の負電荷の増加は、菌体表層での陽イオン性抗菌物質の吸着量を増大させ、陽イオン性抗菌物質の内膜への到達を妨げていると推定している。また、菌体表層の負電荷の増大は、翻訳の変化を引き金とする様々な遺伝子の発現変化によって引き起こされたのではないかと推測している。

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

大腸菌の遺伝子欠損株ライブラリから陽イオン性界面活性剤(CTAB)に対する耐性株を探索し、CTAB耐性を示す複数の遺伝子欠損株を同定することに成功している。tRNAの2-チオウリジン合成に関わる遺伝子の欠損がCTABなど陽イオン性抗菌物質に対する耐性化を引き起こすことは全く報告されておらず、新たな抗菌物質耐性機構であると推定される。複数種のCTAB耐性を導く遺伝子変異を同定できたこと、ならびに、tusA欠損がCTAB耐性を引き起こすメカニズムについて解析が進んでいる状況から、本研究計画がおおむね順調に進展していると判断する。
また本研究では、代表者と2名の分担者が大学院生の研究指導を行いながら、研究を推進している。本課題に関連して、複数名の大学院生が本年度に学会発表を行い、プレゼンテーション力、質疑応答力を上昇させている。この状況から、人材育成の観点においてもおおむね順調に進展していると判断する。

今後の研究の推進方策

環境ストレスに対する耐性化と病原性の上昇を引き起こす細菌の遺伝子変異について、同定と機能解析を進める予定である。具体的には以下を予定している。
(1) 病原性機能が上昇した細菌変異株の分離
(2) 様々な感染環境を模擬した感染モデルの構築

報告書

(2件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 研究成果

    (30件)

すべて 2024 2023 2022

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 10件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (20件) (うち招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Overexpression of the flagellar motor protein MotB sensitizes Bacillus subtilis to aminoglycosides in a motility-independent manner2024

    • 著者名/発表者名
      Uneme Mio、Ishikawa Kazuya、Furuta Kazuyuki、Yamashita Atsuko、Kaito Chikara
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 19 号: 4 ページ: e0300634-e0300634

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0300634

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Knockout of adenylosuccinate synthase <i>purA</i> increases susceptibility to colistin in <i>Escherichia coli</i>2024

    • 著者名/発表者名
      Kano Tomonori、Ishikawa Kazuya、Furuta Kazuyuki、Kaito Chikara
    • 雑誌名

      FEMS Microbiology Letters

      巻: 371

    • DOI

      10.1093/femsle/fnae007

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Staphylococcus aureus-derived virulent phenol-soluble modulin α triggers alarmin release to drive IL-36-dependent corneal inflammation2024

    • 著者名/発表者名
      Nakajima Isana、Fukuda Ken、Ishida Waka、Kishimoto Tatsuma、Kuwana Aozora、Suzuki Takashi、Kaito Chikara、Yamashiro Kenji
    • 雑誌名

      Microbes and Infection

      巻: 26 号: 1-2 ページ: 105237-105237

    • DOI

      10.1016/j.micinf.2023.105237

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Short‐chain fatty acids stimulate dendrite elongation in dendritic cells by inhibiting histone deacetylase2023

    • 著者名/発表者名
      Takuho Inamoto, Kazuyuki Furuta, Cheng Han, Mio Uneme, Tomonori Kano, Kazuya Ishikawa, Chikara Kaito
    • 雑誌名

      The FEBS Journal

      巻: 290 号: 24 ページ: 5794-5810

    • DOI

      10.1111/febs.16945

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Staphylococcus aureus MazG hydrolyzes oxidized guanine nucleotides and contributes to oxidative stress resistance2023

    • 著者名/発表者名
      Fuki Nigo、Ryosuke Nakagawa、Yuuki Hirai、Lina Imai、Yutaka Suzuki、Kazuyuki Furuta、Chikara Kaito
    • 雑誌名

      Biochimie

      巻: 209 ページ: 52-60

    • DOI

      10.1016/j.biochi.2023.02.001

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nicotine- and tar-removed cigarette smoke extract modulates the antigen presentation function of mouse bone marrow-derived dendritic cells.2023

    • 著者名/発表者名
      Kazuyuki Furuta, Takehiro Yoshioka, Kana Nishikaze, Noriko Yoshikawa, Kazuki Nakamura, Chikara Kaito
    • 雑誌名

      Microbiology and immunology

      巻: 67 号: 5 ページ: 264-273

    • DOI

      10.1111/1348-0421.13061

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ATP and its metabolite adenosine cooperatively upregulate the antigen-presenting molecules on dendritic cells leading to IFN-γ production by T cells.2023

    • 著者名/発表者名
      Kazuyuki Furuta, Hiroka Onishi, Yuki Ikada, Kento Masaki, Satoshi Tanaka, Chikara Kaito
    • 雑誌名

      The Journal of Biological Chemistry

      巻: 299 号: 4 ページ: 104587-104587

    • DOI

      10.1016/j.jbc.2023.104587

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Knockout of ribosomal protein RpmJ leads to zinc resistance in Escherichia coli2023

    • 著者名/発表者名
      Riko Shirakawa, Kazuya Ishikawa, Kazuyuki Furuta, Chikara Kaito
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 18 号: 3 ページ: e0277162-e0277162

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0277162

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Knockout of ykcB , a Putative Glycosyltransferase, Leads to Reduced Susceptibility to Vancomycin in Bacillus subtilis2022

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Ishikawa, Riko Shirakawa, Daiki Takano, Tomoki Kosaki, Kazuyuki Furuta, Chikara Kaito
    • 雑誌名

      Journal of Bacteriology

      巻: 204 号: 12

    • DOI

      10.1128/jb.00387-22

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Knockout of mlaA increases Escherichia coli virulence in a silkworm infection model2022

    • 著者名/発表者名
      Haruka Nasu, Riko Shirakawa, Kazuyuki Furuta, Chikara Kaito
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 17 号: 7 ページ: e0270166-e0270166

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0270166

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 枯草菌のべん毛モータータンパク質MotBが運動性とは無関係に抗菌薬の効果を増強する2023

    • 著者名/発表者名
      釆女美生、石川一也、古田和幸、垣内力
    • 学会等名
      第46回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] グラム陽性細菌のグリセロ糖脂質の蓄積はダプトマイシン耐性をもたらす2023

    • 著者名/発表者名
      山本凌吾、石川一也、古田和幸、垣内力
    • 学会等名
      第46回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] wzxEは植物環境中での大腸菌の生存に必要な遺伝子である2023

    • 著者名/発表者名
      山口咲季、石川一也、古田和幸、垣内力
    • 学会等名
      第46回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] リボソーム関連遺伝子が欠損した大腸菌は亜鉛排出トランスポーターZntAの増加により亜鉛耐性を示す2023

    • 著者名/発表者名
      白川璃子、石川一也、古田和幸、垣内力
    • 学会等名
      第76回日本細菌学会関西支部総会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 樹状細胞表面MHC-IIの発現調節におけるRab11の活性制御機構の解析2023

    • 著者名/発表者名
      古田和幸、佐藤結香、古田拓己、黒田真弘、田中智之、垣内力
    • 学会等名
      第96回日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] リボソームタンパク質RpmJの欠損は亜鉛排出トランスポーターをタンパク質レベルで増加させる2023

    • 著者名/発表者名
      白川璃子、石川一也、古田和幸、垣内力
    • 学会等名
      第76回日本細菌学会中国・四国支部総会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 植物環境での生存に関わる大腸菌遺伝子の研究2023

    • 著者名/発表者名
      石川一也、山口咲季、古田和幸、垣内力
    • 学会等名
      第35回微生物シンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] べん毛モータータンパク質MotB の過剰発現は 枯草菌のアミノグリコシド感受性化を導く2023

    • 著者名/発表者名
      釆女美生、石川一也、古田和幸、垣内力
    • 学会等名
      第17回細菌学若手コロッセウム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] つまようじ由来成分は枯草菌のペリクル形成を促進する2023

    • 著者名/発表者名
      小崎智己、石川一也、古田和幸、垣内力
    • 学会等名
      第96回日本細菌学会総会シンポジウム 姫路市
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 枯草菌の酸化ストレス耐性機構の解析2023

    • 著者名/発表者名
      三好裕介、石川一也、古田和幸、垣内力
    • 学会等名
      第96回日本細菌学会総会シンポジウム 姫路市
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 樹状細胞の抗原提示とサイトカイン産生に対する枯草菌生菌の影響解析2023

    • 著者名/発表者名
      樗木洋平、古田和幸、石川一也、垣内力
    • 学会等名
      第96回日本細菌学会総会シンポジウム 姫路市
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 枯草菌ytpI遺伝子欠損による大腸菌増殖阻害メカニズムの解明2023

    • 著者名/発表者名
      狩野智徳、石川一也、古田和幸、垣内力
    • 学会等名
      第96回日本細菌学会総会シンポジウム 姫路市
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 細菌の運動性の変化が薬剤効果に及ぼす影響2023

    • 著者名/発表者名
      釆女美生、石川一也、古田和幸、垣内力
    • 学会等名
      第96回日本細菌学会総会シンポジウム 姫路市
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] リボソームタンパク質の欠損による大腸菌の亜鉛耐性化機構の解析2023

    • 著者名/発表者名
      白川璃子、小崎智己、石川一也、古田和幸、垣内力
    • 学会等名
      第96回日本細菌学会総会シンポジウム 姫路市
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] モデル植物シロイヌナズナを感染モデルとして利用する試み2023

    • 著者名/発表者名
      垣内力、石川一也
    • 学会等名
      第96回日本細菌学会総会シンポジウム 姫路市
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 植物の細菌感染モデル動物としての可能性2023

    • 著者名/発表者名
      石川一也、垣内力
    • 学会等名
      日本薬学会第143年会シンポジウム 札幌市
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ykcB遺伝子の欠損が枯草菌の病原性上昇を導く2022

    • 著者名/発表者名
      高野大輝、古田和幸、垣内力
    • 学会等名
      第95回日本細菌学会総会 選抜ワークショップ(オンライン開催:東京都)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] リボソームタンパク質RpmJの欠損は大腸菌の亜鉛耐性を導く2022

    • 著者名/発表者名
      白川璃子、石川一也、古田和幸、垣内力
    • 学会等名
      第16回細菌学若手コロッセウム 札幌市
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 大腸菌ubiE遺伝子の欠損はプロタミンに対する耐性化を導く2022

    • 著者名/発表者名
      塚岡武人、石川一也、古田和幸、垣内力
    • 学会等名
      第34回微生物シンポジウム(オンライン開催:東京都)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 大腸菌のtusA欠損は陽イオン性界面活性剤に対する耐性を引き起こす2022

    • 著者名/発表者名
      中田希穂、石川一也、古田和幸、垣内力
    • 学会等名
      第75回日本細菌学会中国・四国支部総会(オンライン開催:岡山県)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

URL: 

公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi