黄色ブドウ球菌における環境シグナル応答の分子機構

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10670248
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 太田 敏子 筑波大学, 医療技術短期大学部, 教授 (40233134)
• 研究分担者: 平田 肇 姫路工業大学, 理学部, 教授 (40049052) ; 倉園 久生 岡山大学, 医学部・保健学科, 教授 (90186487) ; 林 英生 筑波大学, 基礎医学系, 教授 (40033203)
• キーワード: 黄色ブドウ球菌 / ストレス応答タンパク質 / 重金属応答遺伝子czrAB / 薬剤応答遺伝子drp35 / βラクタマーゼ / 酸化ストレス応答遺伝子qor / シグマ因子 / ゲノムプロジェクト

研究概要

常在菌でありながら各種の病原性をもつ黄色ブドウ球菌において、菌細胞が生き残るため、見つかってきた各種環境シグナルに応答するタンパク質の機能について、つぎのような成果を得ることができた。
(1)遺伝子ノックアウト変異株の解析から、重金属応答遺伝子czrAB遺伝子は細胞内亜鉛イオンを排出し、一定量に保つ機能をもっていることを明らかにした。しかもこの遺伝子は熱にも応答し、遺伝子上流に定常期に応答するシグマB因子認識型のプロモーターをもっていた。
(2)薬剤応答遺伝子drp35は、耐性酵素βラクタマーゼの膜輸送に関与していることを明らかにした。菌体を細胞壁合成阻害剤にさらすと、drp35は、10分以内に転写レベルでもタンパク質レベルでも特異的に発現が誘導された。ノックアウト変異株および、遺伝子相補株を作成して解析したところ、遺伝子破壊株は、明らかに検討したすべてのβラクタム剤に対して感受性となった。drp35遺伝子を相補した株では、親株と同じレベルの耐性度に回復していた。両菌株は細胞内ではβラクタマーゼの転写は、同じように誘導発現されていたが、βラクタマーゼ活性は、遺伝子破壊株のほうが顕著に高い値を示した。
(3)酸化ストレス応答遺伝子qorオペロンは、生育に必須な遺伝子である。クローニングしたqorオペロンは、過酸化水素やメナジオンなどの酸化剤に応答し、熱ストレスに対しても応答した。ノックアウト変異株を作成することを試みたところ、組換え体が得られないことから、qor遺伝子は致死遺伝子である可能性が高い。過剰発現系を構築して、親株との生理活性の比較を検討している。
(4)定常期に発現する遺伝子を転写するシグマBに着目して、sigBノックアウト変異株および遺伝子相補株を作成し、このシグマ因子支配下にあると考えられている各種毒素遺伝子の発現を転写およびタンパク質レベルで調べたところ、毒素遺伝子は必ずしもシグマB因子支配によらないことを示した。sigB過剰発現株でさらに確認する必要がある。
(5)バンコマイシン耐性MRSAのゲノムプロジェクトを立ち上げ、そのシーケンス解析が進行している。

研究成果

• [文献書誌] Kuroda M.,Kobayashi D.,Honda K.,Hayashi H.,and Ohta T.: "The hsp operons are repressed by the hrc37 of the hsp70 operon in Staphylococcus aureus."Microbiology and Immunology,. 43(1). 19-27 (1999)
• [文献書誌] Kuroda M.,Hayashi H.,and Ohta T.: "Chromosome-determined zinc responsible operon czr in Staphylococcus aureus strain 912."Microbiology and Immunology. 43(2). 115-125 (1999)
• [文献書誌] Murakami H.,Matsumuru H.,Kanamori M.,Hayashi H.,and Ohta T.: "Cell wall-affecting antibiotics induce expression of a novel gene drp35 in Staphylococcus aureus."Boichemical and Biophysical Research Communications. 264(2). 348-351 (1999)
• [文献書誌] 太田敏子、金森 睦、林 英生.: "天然炭素繊維の病原性細菌に対する抗菌作用"防菌防黴、. (受理・印刷中).
• [文献書誌] 太田敏子、村上弘之.: "黄色ブドウ球菌S.aureusのゲノム上におけるストレス応答遺伝子のマッピング"筑波大学医療技術短期大学部研究報告. (受理・印刷中).