ファージを用いた細菌間コミュニケーションの特異的な制御方法の確立

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19J20550
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 安田 まり奈 筑波大学, 生命環境科学研究科, 特別研究員(DC1)
• 研究期間 (年度): 2019-04-25 – 2022-03-31
• キーワード: 細菌間コミュニケーション / シグナル物質 / 膜小胞 / ファージ

研究実績の概要

多くの細菌はシグナル物質を産生する。シグナル物質の伝達によって誘導される細菌間コミュニケーションシステムは、細菌の重要な生理活性を制御していることが広く知られている。先行研究において細菌の放出するシグナル物質によって誘導される細菌間コミュニケーションは、水の浄化活性を制御することが報告されていることから、本研究では細菌間コミュニケーション制御方法の確立することで、排水処理の効率化を目指している。
本研究課題において用いるParacoccus属細菌は、排水処理上における水質浄化を担う細菌として研究が進められている。これまでの研究によって、本菌がDNAストレスによって膜小胞を多量に細胞外に放出することを明らかとした。また、その際に、膜小胞とともに多量のシグナル物質を放出することが分かった。先に述べたように、シグナル物質の伝達は細菌の生理活性を制御しているため、シグナル物質の伝達を行う膜小胞の解析を行うことは細菌制御の重要な鍵となることが期待される。
今年度の研究において、細菌間コミュニケーションを活性をモニタリングする蛍光レポーター株と遺伝子誘導株を用いた共培養系の結果から、ファージ遺伝子の誘導によって細菌間コミュニケーションが誘導される傾向が見られた。ファージ遺伝子は膜小胞の産生を促すことがこれまでの研究で明らかとなっているため、ここで見られた細菌間コミュニケーション活性化の傾向は膜小胞サ産生によるものであると考えられる。
また、ファージと細菌間コミュニケーションとの関係性を探るために、環境サンプルから本菌に感染するファージの単離を進めた。その結果、感染状態が不安定でありながらも本菌に感染するファージが環境サンプルに存在することが分かった。次年度では、ファージの単離を進めるとともにファージ感染に最適な条件検討を進めていく。

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

本研究では、複合系における細菌間コミュニケーションの制御を目的としている。細菌間コミュニケーションをモニタリングを行う蛍光レポーター系とファージ遺伝子を誘導する系の共培養を行うことで、ファージ遺伝子と細菌間コミュニケーションとの関係性の解明に取り組んだ。その結果、ファージ遺伝子を誘導するために加える薬剤が細菌間コミュニケーションレポーターの蛍光発現制御に影響を与えてしまうことから、細菌間コミュニケーションが精密に評価できないことが分かったが、ファージ遺伝子の誘導により細菌間コミュニケーションが誘導される傾向は確かに見られている。次年度で共培養系の最適化を行うことで、細菌間コミュニケーションを制御するための重要な知見が得られることが期待される。

今後の研究の推進方策

細菌間コミュニケーションをモニタリングする蛍光レポーター株と遺伝子誘導株の共培養実験系の最適化を行う。また、2020年度の研究ではファージと細菌間コミュニケーションの関係性を探るために、水処理場の活性汚泥サンプルを用いて、本菌に感染するファージの単離を試みた。その結果、感染状態が不安定でありながらも本菌に感染するファージが環境サンプルに存在することが分かったため、ファージの単離を進めるとともにファージ感染に最適な条件検討を進める。