全ゲノム情報を基盤とする細菌病原性の多面的な解析

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14014241
• Research Institution: 宮崎医科大学
• Principal Investigator: 林 哲也 宮崎大学, 医学部・フロンティア科学実験総合センター, 教授 (10173014)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 戸邉 亨 大阪大学, 大学院・医学系研究科, 助教授 (70207596) ; 小椋 義俊 宮崎大学, 医学部・フロンティア科学実験総合センター, 助教授 (40363585) ; 中山 恵介 宮崎大学, 医学部, 助手 (10347057) ; 飯田 哲也 大阪大学, 微生物病研究所, 助教授 (90221746) ; 清水 徹 金沢大学, 大学院・医学研究科, 助教授 (80235655)
• Keywords: 病原性大腸菌 / ウェルシュ菌 / 腸炎ビブリオ / ゲノム / 病原性 / 発現制御ネットワーク / マイクロアレイ / 2成分制御系

Research Abstract

本研究の解析対象である病原性大腸菌・ウェルシュ菌・腸炎ビブリオに関して、以下の知見を得た。
【病原性大腸菌】O157堺株の全ゲノム配列に基づいたオリゴDNAマイクロアレイが完成し、アレイとwhole genome PCR scanning(WGPS))を用いて、種々のO157およびnon-O157型の腸管出血性大腸菌のゲノム多様性解析を開始した。また、種々のO157由来の6種類のStxファージのゲノム解析を行い、O157のStxファージにも様々なバリエーションがあることを発見した。病原性発現調節機構に関しては、新規の病原性制御因子としてLap1を同定するとともに、全ての2成分制御系の破壊株の機能解析から、病原性発現に関与するものが少なくとも3種類存在することを見いだした。また、O157特異的な表層・分泌蛋白質に対する系統的な抗体作成を開始し、現在までに50種類の蛋白質の精製が終了し、抗体作成中である。
【ウェルシュ菌】VirR/S 2成分制御系の変異体と野生株を用いたアレイ解析により、VirR/S系がエネルギー産生系遺伝子やプラスミド上の病原因子も制御することを見出した。また、VirR/S系が直接制御する遺伝子を新たに3種類同定した。さらに、VirR/S系がVR-RNAを介して制御する約250の遺伝子を同定した。この中には病原遺伝子の他にエネルギー代謝系や機能未知遺伝子も多数含まれており、本菌では病原性と増殖とが密接に関連していることが示唆された。全2成分制御系の破壊株のアレイ解析も進行中である。
【腸炎ビブリオ】DNAマイクロアレイを完成するとともに、本菌の病原解析のためのアッセイ系(細胞毒性と下痢原性)を確立した。全ゲノム配列決定を完了し、新規pathogenicity islandや多数の病原性関連遺伝子を見いだした。さらに、3型分泌システム(TSST1,TSST2)の系統的な機能解析を行い、TSST1が細胞毒性に、またTSST2が下痢原性に関与すること、また両システムが異なったエフェクター蛋白を分泌することを明らかにした。現在、エフェクターの同定を進めており、既に数種類を同定している。

Research Products

• [Publications] S.Makino, et al.: "Distribution of the secondary type III secretion system locus found in enterohemorrhagic Escherichia coli O157 : H7 isolates among Shiga toxin-producing E.coli strains."J.Clin.Microbiol.. 41(6). 2341-2347 (2003)
• [Publications] S.Fukiya, et al.: "Extensive genomic diversity in pathogenic Escherichia coli and Shigella strains revealed by comparative genomic hybridization microarray."J.Bact.. (In press).
• [Publications] A.Leelaporn, et al.: "Shiga toxin- and enterotoxin-producing Escherichia coli isolated from subjects with bloody and non-bloody diarrhea in Bangkok, Thailand."Diag.Microbiol.Infect.Dis.. 46. 173-180 (2003)
• [Publications] K.Ohtani, et al.: "The VirR/VirS regulatory cascade affects transcription of plasmid-encoded putative virulence genes in Clostridium perfringens strain 13."FEMS Microbiol.Lett.. 222. 137-141 (2003)
• [Publications] T.Shimizu: "Clostridium perfringens toxin gene regulation, transcriptome, proteome."Strict and facultative anaerobes : medical and environmental aspects.. (In press).
• [Publications] Y.Nakaguchi, et al.: "The urease cluster of Vibrio parahaemolyticus does not influence expression of the thermostable direct hemolysin (TDH) gene or the TDH-related gene."Microbiol.Immunol.. 47. 233-239 (2003)
• [Publications] K.-S.Park, et al.: "Cytotoxicity and enterotoxicity of the thermostable direct hemolysin-deletion mutants of Vibrio parahaemolyticus."Microbiol.Immunol.. (In press).
• [Publications] K.Nagai, et al.: "Two different mechanisms are involved in the extremely high-level benzalkonium chloride resistance of a Pseudomonas fluorescens strain."Microbiol.Immunol.. 47. 709-715 (2003)
• [Publications] M.Kuboniwa, et al.: "Quantitative detection of periodontal pathogens using real-time PCR with TaqMan probes."Oral Microbiol.Immunol.. (In press).
• [Publications] 林 哲也: "ゲノム解読・ゲノム比較から見えてくる細菌の病原性と多様性-病原性大腸菌O157を例として"わかる実験医学シリーズ ウイルス・細菌と感染症がわかる(吉開泰信 編集). 107-113 (2004)
• [Publications] 戸邉 亨: "グラム陰性菌の病原性遺伝子探索:病原性大腸菌O157を中心に"細胞工学. 22(11). 1173-1177 (2003)
• [Publications] 戸邉 亨: "ゲノム情報からみた病原細菌の病原性解析〜O157を中心に"バイオベンチャー. 4(2). 30-33 (2004)
• [Publications] 清水 徹: "グラム陽性菌の病原遺伝子探索:ウェルシュ菌を中心に"細胞工学. 22. 1168-1172 (2003)
• [Publications] 飯田哲也: "細菌の病原性と遺伝子伝播"生物工学会誌. 10. 431-433 (2003)
• [Publications] 飯田哲也: "腸炎ビブリオのゲノム解析"日本食品微生物学会雑誌. 20. 170-175 (2003)