A群レンサ球菌の感染細胞内でのファージを介したゲノムアダプテーション

• 研究領域: ゲノムアダプテーションのシステム的理解
• 研究課題/領域番号: 25125708
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 京都大学 (2014); 東京医科歯科大学 (2013)
• 研究代表者: 中川 一路 京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (70294113)
• 研究期間 (年度): 2013-06-28 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円); 2014年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2013年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
• キーワード: A群レンサ球菌 / ファージ / CRISPR / 進化 / ゲノム / 溶原化

研究実績の概要

ヒトの主要な病原性細菌であるA群レンサ球菌（Group A Streptococcus ; GAS）は、ヒトにおいて多彩な病態を示し、まったく症状を示さない不顕性感染や化膿性炎症から、致死率の極めて高い劇症型A群レンサ球菌感染症の起因菌となる。このような多彩な疾患を引き起こし、抗生物質による治療が奏功するにも関わらず例年のように流行を引き起こすことから、医学的にも重要な病原性細菌として、その疾患発症機構の解明に向けて多くの研究が推進されている。本研究では、i) 細胞内でのファージの誘導と獲得を実験的に実証し、ii) ファージ獲得によるゲノム構造・CRISPR領域・遺伝子発現、そしてオートファジーへの抵抗性（細胞による認識の有無）への影響を解析することで、それぞれの影響の関連性を明らかとする．さらに、iii)　細胞内でのゲノム変動に影響を与える細胞内環境（オートファジーの影響等）について解析を行うことで、細菌の感染現場でのゲノムアダプテーションと進化戦略を明らかにすることを目的とした．その結果，本菌は，CRISPR/Casを用いて外来性遺伝子を排除するのではなく，特定の菌にのみ感染するファージを見分けることで，新たな環境に適応する進化を遂げることができることが明らかとなった．

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Intraindividual variation in core microbiota in peri-implantitis and periodontitis. (2014)
  • 著者名/発表者名: N. Maruyama, F. Maruyama, Y. Takeuchi, C. Aikawa, Y. Izumi, I. Nakagawa.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 13 号: 1 ページ: 6602-6602
  • DOI: 10.1038/srep06602
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Evaluation of biofilm formation in the presence of saliva on poly(ethylene glycol)deposited titanium (2014)
  • 著者名/発表者名: Kwabe A, Nakagawa I, Kanno Z, Tsutsumi Y, Hanawa T, Ono T
  • 雑誌名: Dental Materials Journal 巻: 33 号: 5 ページ: 638-647
  • DOI: 10.4012/dmj.2014-025
  • NAID: 130004696765
  • ISSN: 0287-4547, 1881-1361
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Comparative genome analysis and identification of competitive and cooperative interactions in a polymicrobial disease. (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Endo, T. Watanabe, N. Ogata, T. Nozawa, C. Aikawa, S. Arakawa, F. Maruyama, Y. Izumi, I. Nakagawa.
  • 雑誌名: ISME Journal 巻: 9 号: 3 ページ: 629-642
  • DOI: 10.1038/ismej.2014.155
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The staphylococcal elastin-binding protein regulates zinc-dependent growth/biofilm formation. (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Nakakido, C. Aikawa, I. Nakagawa, K. Tsumoto.
  • 雑誌名: The Journal of Biochemistry 巻: 156 号: 3 ページ: 155-162
  • DOI: 10.1093/jb/mvu027
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Comparative genomic characterization of a Thailand-Myanmar isolate, MS6, of Vibrio cholerae O1 El Tor, which is phylogenetically related to a "US Gulf Coast" clone. (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Okada, M. Na Ubol, W. Natakuathung, A. Roobthaisong, F. Maruyama, I. Nakagawa, S. Chantaroj, S. Hamada
  • 雑誌名: PLos One 巻: 9 号: 6 ページ: e98120-e98120
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0098120
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Genome Sequence of Bacillus anthracis outbreak strain in Zambia (2014)
  • 著者名/発表者名: Ohnishi N., Maruyama F., Ogawa H., Kachi H., Yamada S., Fujikura D., Nakagawa I., Hang'ombe B.M., Thomas Y., Mweene A.S., Higashi H.
  • 雑誌名: 2011. Genome Announc 巻: 2 号: 2
  • DOI: 10.1128/genomea.00116-14
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Development of a two-step multiplex PCR assay for typing of capsular polysaccharide synthesis gene clusters of Streptococcus suis (2014)
  • 著者名/発表者名: Okura M, Lachance C, Osaki M, Sekizaki T, Maruyama F, Nozawa T, Nakagawa I, Hamada S, Rossignol C, Gottschalk M, Takamatsu D
  • 雑誌名: J Clin Microbiol 巻: 52 号: 5 ページ: 1714-1719
  • DOI: 10.1128/jcm.03411-13
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Analysis of the factors affecting the formation of the microbiome associated with chronic osteomyelitis of the jaw (2014)
  • 著者名/発表者名: Goda A, Maruyama F, Michi Y, Nakagawa I, Harada K
  • 雑誌名: Clinical Microbiology and Infection 巻: - 号: 5 ページ: O309-O317
  • DOI: 10.1111/1469-0691.12400
  • 査読あり
• [雑誌論文] Streptococcus pyogenes Escapes from Autophagy (2013)
  • 著者名/発表者名: Nakagawa I
  • 雑誌名: Cell Host and Microbe 巻: 14 号: 6 ページ: 604-606
  • DOI: 10.1016/j.chom.2013.11.012
  • 査読あり
• [雑誌論文] Endogenous nitrated nucleotide is a key mediator of autophagy and innate defense against bacteria. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ito C, Saito Y, Nozawa T, Fujii S, Sawa T, Inoue H, Matsunaga T, Khan S, Akashi S, Hashimoto R, Aikawa C, Takahashi E, Sagara H, Komatsu M, Tanaka K, Akaike T, Nakagawa I, Arimoto H.
  • 雑誌名: Mol. Cell 巻: 52 号: 6 ページ: 794-804
  • DOI: 10.1016/j.molcel.2013.10.024
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] CRISPR regulation of intraspecies diversification by limiting IS transposition and intercellular recombination (2013)
  • 著者名/発表者名: Watanabe T, Nozawa T, Aikawa C, Amano A, Maruyama F, Na kagawa I.
  • 雑誌名: Genome Biology and Evolution 巻: 5 号: 6 ページ: 1099-1114
  • DOI: 10.1093/gbe/evt075
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genetic analysis of capsular polysaccharide synthesis gene clusters from all serotypes of Streptococcus suis : potential mechanisms for generation of capsular variation (2013)
  • 著者名/発表者名: Okura M, Takamatsu D, Maruyama F, Nozawa T, Nakagawa I, Osaki M, Sekizaki T, Gottschalk M, Kumagai Y, Hamada S
  • 雑誌名: Appl Environ Microbiol 巻: 79 号: 8 ページ: 2796-2806
  • DOI: 10.1128/aem.03742-12
  • 査読あり
• [雑誌論文] Complete genome sequence of a Propionibacterium acnes isolate from a sarcoidosis patient. (2013)
  • 著者名/発表者名: Minegishi K, Aikawa C, Furukawa A, Watanabe T, Nakano T, Ogura Y, Ohtsubo Y, Kurokawa K, Hayashi T, Maruyama F, Nakagawa I, Eishi Y
  • 雑誌名: Genome Announcement 巻: 1 号: 1 ページ: 16-12
  • DOI: 10.1128/genomea.00016-12
  • 査読あり
• [学会発表] サルコイドーシス病変より単離されたPropionibacterium acnesの遺伝的多様性解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 峰岸 佳菜，渡辺 孝康，丸山 史人，中川 一路，江石 義信
  • 学会等名: 第88回日本細菌学会総会
  • 発表場所: 長良川国際会議場（岐阜）
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-28
• [学会発表] 歯周病原細菌の宿主特異性を規定する遺伝的因子の探索 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高橋 香，丸山 史人，渡辺 孝康，遠藤 亜希子，梅田 誠， 藤田 桂一，和泉 雄一，中川 一路
  • 学会等名: 第88回日本細菌学会総会
  • 発表場所: 長良川国際会議場（岐阜）
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-28
• [学会発表] CRISPR による腸内細菌プロファージの利己的進化機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 渡辺 孝康，野澤 孝志，丸山 史人，中川 一路
  • 学会等名: 第88回日本細菌学会総会
  • 発表場所: 長良川国際会議場（岐阜）
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-28
• [学会発表] CRISPR-プロファージ相互作用解析から見出されたA 群レンサ 球菌のゲノム進化機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山田 俊介，柴崎 真樹，渡辺 孝康，相川 知宏，野澤 孝志， 丸山 史人，中川 一路
  • 学会等名: 第88回日本細菌学会総会
  • 発表場所: 長良川国際会議場（岐阜）
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-28
• [学会発表] A 群レンサ球菌の2 成分制御系YvqEC とCovRS による生存・ 定着に対する解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: Amonrattana Roobthaisong，相川 知宏，野澤 孝志，丸山 史人，中川 一路
  • 学会等名: 第88回日本細菌学会総会
  • 発表場所: 長良川国際会議場（岐阜）
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-28
• [学会発表] ゲノム解析から明らかとなったStreptococcus suis における曖昧 な種の境界及び進化の鍵となるスポット (2015)
  • 著者名/発表者名: 大倉 正稔，野澤 孝志，渡辺 孝康，中川 一路，高松 大輔， 大崎 慎人，関崎 勉，浜田 茂幸，丸山 史人
  • 学会等名: 第88回日本細菌学会総会
  • 発表場所: 長良川国際会議場（岐阜）
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-28
• [学会発表] 培養法と非培養法を組み合わせた健常成人中のA 群レンサ球菌に 関する研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: Tejaswini Kulkarni，野澤 孝志，丸山 史人，中川 一路
  • 学会等名: 第88回日本細菌学会総会
  • 発表場所: 長良川国際会議場（岐阜）
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-28
• [学会発表] 細菌性複合感染症の慢性化を惹起する機能因子の解明 (2015)
  • 著者名/発表者名: 加地 博一，丸山 史人，道 泰之，渡辺 孝康，中川 一路
  • 学会等名: 第88回日本細菌学会総会
  • 発表場所: 長良川国際会議場（岐阜）
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-28
• [学会発表] 発現解析に基づいた選択的オートファジーに対抗するA群連鎖球菌遺伝子の同定 (2014)
  • 著者名/発表者名: 相川知宏, Amonrattana Roobthaisong, 野澤孝志, 渡辺孝康, 丸山史人, 中川一路
  • 学会等名: 第87回日本細菌学会総会
  • 発表場所: 東京（船掘タワーホール）
• [学会発表] 複合細菌感染症に関わるキーストーン種と病原性因子ネットワーク (2014)
  • 著者名/発表者名: 郷田瑛, 加地博一, 丸山史人, 中川一路
  • 学会等名: 第87回日本細菌学会総会
  • 発表場所: 東京（船掘タワーホール）
• [学会発表] 細菌感染特異的オートファジーを制御する細胞制御因子の同定と機能解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中島慎太郎, 今村拓郎, 相川知宏, 丸山史人, 中川一路
  • 学会等名: 第87回日本細菌学会総会
  • 発表場所: 東京（船掘タワーホール）
• [学会発表] Atg5-independent/Rab9a-dependent target of intracellular group A streptococcus (2014)
  • 著者名/発表者名: 野澤孝志, 野澤敦子, 相川知宏, 丸山史人, 中川一路
  • 学会等名: 第87回日本細菌学会総会
  • 発表場所: 東京（船掘タワーホール）
• [学会発表] Contribution of recycling endosome in Group A Streptococcus induced autophagosome formation (2014)
  • 著者名/発表者名: Bijaya Haobam, 野澤孝志, 野澤敦子, 尾田誠一郎, 相川知宏, 丸山史人, 中川一路
  • 学会等名: 第87回日本細菌学会総会
  • 発表場所: 東京（船掘タワーホール）
• [学会発表] The Small GTPase Rab30 regulates anti-bacterial autophagy (2014)
  • 著者名/発表者名: 尾田誠一郎, 野澤孝志, 野澤敦子, 相川知宏, 丸山史人, 中川一路
  • 学会等名: 第87回日本細菌学会総会
  • 発表場所: 東京（船掘タワーホール）
• [学会発表] インプラント周囲炎および歯周炎罹患部位の細菌群集比較を通じた周囲炎原因候補種と機能遺伝子の選定 (2014)
  • 著者名/発表者名: 芝多佳彦，丸山史人, 竹内康雄，渡辺孝康, 小柳達郎, 和泉雄一, 中川一路
  • 学会等名: 第87回日本細菌学会総会
  • 発表場所: 東京（船掘タワーホール）
• [学会発表] 歯周病原細菌におけるCRISPRのゲノム進化制御" (2014)
  • 著者名/発表者名: 渡辺孝康，野澤孝志，相川知宏，丸山史人，中川一路
  • 学会等名: 第8回日本ゲノム微生物学会
  • 発表場所: 東京（東京農業大学）
• [学会発表] 細胞内寄生を介したA群連鎖球菌の多様化・進化機構の解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山田俊介，柴崎真樹，渡辺孝康，丸山史人，中川一路
  • 学会等名: 第8回日本ゲノム微生物学会
  • 発表場所: 東京（東京農業大学）
• [学会発表] 種間の競争・協力がもたらす複合感染症成立機構 (2014)
  • 著者名/発表者名: 丸山史人，遠藤亜希子，和泉雄一，中川一路
  • 学会等名: 第8回日本ゲノム微生物学会
  • 発表場所: 東京（東京農業大学）
• [学会発表] インプラント周囲炎・歯周炎罹患部位で活性を有する細菌群集比較を通じた周囲炎原因候補種の選定 (2013)
  • 著者名/発表者名: 芝多佳彦，竹内康雄，中川一路, 和泉雄一
  • 学会等名: 第78回国腔病学会学術大会
  • 発表場所: 東京 （東京医科歯科大学）
• [学会発表] 歯周病原細菌ゲノム情報から紐解く種の共生機構 (2013)
  • 著者名/発表者名: 藤亜希子，渡辺孝康，丸山史人，和泉雄一，中川一路
  • 学会等名: 第29回日本微生物生体学大会，
  • 発表場所: 鹿児島 （鹿児島大学郡元キャンパス）
• [学会発表] CRISPRによる病原性細菌雄生存と進化侵略 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中川一路
  • 学会等名: 第55回歯科基礎医学会学術大会・総会
  • 発表場所: 岡山 （岡山コンベンションセンター）
  • 招待講演
• [学会発表] Porphyromonas gingivalisにおける遺伝的組換えとCRISPRによる相反的な種内多様性制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 丸山史人，渡辺孝康，野澤孝志，中川一路
  • 学会等名: 第55回歯科基礎医学会学術大会・総会
  • 発表場所: 岡山（岡山コンベンションセンター）
• [学会発表] Red-complex構成細菌間での異なる進化機構 (2013)
  • 著者名/発表者名: 遠藤亜希子，渡辺孝志，丸山史人，和泉雄一，中川一路
  • 学会等名: 第55回歯科基礎医学会学術大会・総会
  • 発表場所: 岡山（岡山コンベンションセンター）
• [学会発表] 多株ゲノム情報から見出された歯周病原細菌CRISPRの新機能 (2013)
  • 著者名/発表者名: 渡辺孝康，野澤孝志，相川知宏，遠藤亜希子，丸山史人，中川一路
  • 学会等名: 第7回日本ゲノム微生物学会若手の会
  • 発表場所: 静岡（ろうきん研修所富士センター）
• [学会発表] 遺伝的組換えとCRISPRによる相反的な細菌種内多様性制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 丸山史人，渡辺孝康，野澤孝志，相川知宏，中川一路
  • 学会等名: NGS現場の会 第三回研究会
  • 発表場所: 神戸（神戸ポートピアホテル）
• [学会発表] CRISPRとゲノム構造からみた歯周病原細菌の共存機構 (2013)
  • 著者名/発表者名: 渡辺孝康，遠藤亜希子，丸山史人，和泉雄一，中川一路
  • 学会等名: NGS現場の会 第三回研究会
  • 発表場所: 神戸（神戸ポートピアホテル）
• [学会発表] 顎骨骨髄炎の細菌創を規定する因子とコア・マイクロバイオーム (2013)
  • 著者名/発表者名: 郷田瑛，丸山史人，道泰之，加地博一，中川一路，原田清
  • 学会等名: 第7回若手コロッセウム
  • 発表場所: 広島（フォレストヒルズガーデン/広島エアポートホテル）
• [学会発表] Atg5-independent/Rab9A-dependent target of intracellular Group A Streptococcus (2013)
  • 著者名/発表者名: Takashi Nozawa, Chihiro Aikawa, Shinichiro Oda, Akira Goda, Fumito Maruyama, and Ichiro Nakagawa
  • 学会等名: FEMS 2013
  • 発表場所: ライブチヒ、ドイツ
• [学会発表] Analysis of the factors affecting the formation of the microbiome associated with chronic osteomyelitis of the jaw (2013)
  • 著者名/発表者名: Akira Goda, Fumito Maruyama, Yasuyuki Michi, Nakagawa Ichiro, and Kiyoshi Harada
  • 学会等名: FEMS 2013
  • 発表場所: ライブチヒ、ドイツ
• [備考] 京都大学大学院医学研究科微生物感染症学分野
  • URL: http://www.bac.med.kyoto-u.ac.jp/index.html
• [備考] 東京医科歯科大学大学院医歯学総合研究科細菌感染制御学分野
  • URL: http://www.tmd.ac.jp/grad/bac/