2015 Fiscal Year Annual Research Report
腸内細菌のクオラムセンシングの実態解明と疾病予防および健康増進に向けた制御
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15H04480
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
中山 二郎 九州大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (40217930)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大谷 郁 金沢大学, 医学系, 研究員 (30377410)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | クオラムセンシング / グラム陽性細菌 / ウェルシュ菌 / アンタゴニスト / ペプチド |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ヒト腸内細菌叢の中核を占めるクロストリジア綱細菌群には、善玉菌から悪玉菌そして病原菌も含まれ多種多様である。これまでの申請者らの研究および細菌ゲノム配列データから、このクロストリジアの多くが、種特異的な自己誘導環状ペプチド(AIP)を用いて同種菌間でコミュニケーションを行い、遺伝子の発現を特異的にコントロールし（クオラムセンシング：QS）、また、時には他種細菌のQSを干渉（クオラムクエンチング）していることが示唆されている。本研究では、まず、ヒト腸内のクロストリジア綱細菌群のAIPの構造を網羅的に解析し、さらにはそれにより発現制御される遺伝子の同定を行い、次に、そのQSの阻害剤（QSI）を作出し、最後にAIPあるいはQSIを用いて腸内フローラの中核を形成するクロストリジア綱細菌群のQSを人為的に制御し、疾病回避や健康増進につなげることを目指している。平成27年度は、ガス壊疽および食中毒菌としてしばしば問題視されるClostridium perfringens（ウェルシュ菌）のQSIの創製研究を行った。C. perfringensは5アミノ酸残基からなる環状AIPによりperfringolysin遺伝子(pfoA)の発現制御を行っている。そこで、AIPの構造を基に、AIPアンタゴニストをデザインした。３つのアンタゴニスト候補ペプチドを実際に化学合成し、QSI活性を調べた。そのうち２つのペプチド、Z-AIPCp-L2A/T5A、Z-AIPCp-W3F/F4Wは低濃度ではアンタゴニスト活性を示したものの、マイクロモーラー以上の高濃度ではpfoAの発現を誘導するアゴニスト活性を示すパーシャルアゴニストであることが判明した。一方、Z-AIPCp-F4A/T5SはIC50 = 720 nMで0.01 mMでもAIP活性を示さない完全なアンタゴニストであった。今後、このZ-AIPCp-F4A/T5Sをリード化合物としてドラッグデザイン研究を進展させていくことで、さらにQSI活性の強いアンタゴニストを得ることができると期待される。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究の目標の一つであったC.perfringensのQSIを創製することができたので、おおむね順調に進展していると判断する。しかし、その他にも計画していた、他のクロストリジア綱細菌のAIPの研究については、実験はしているものの際立った結果が得られるに至っていない。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度は、当初の目標であった腸内共生菌クロストリジア綱細菌のクオラムセンシングの全体像を把握することに注力する。具体的には、(1)共生菌でヒト腸内の最優占種であるFaecalibacterium prausnitzi、(2)二次胆汁酸生産悪玉菌であるClostridium scindens、(3)プロバイオティクスとして長年の使用実績があるClostridium butyricumを始め、その他のクロストリジア綱細菌についても広くAIPの同定研究、QSIの創製研究、QS標的遺伝子の同定研究を進展させることを計画する。
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[Journal Article] Cyclodepsipeptides produced by actinomycetes inhibit cyclic-peptide-mediated quorum sensing in Gram-positive bacteria2015
Author(s)
Desouky SE, Shojima A, Singh RP, Matsufuji T, Igarashi Y, Suzuki T, Yamagaki T, Okubo K, Ohtani K, Sonomoto K, Nakayama J
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Journal Title
FEMS Microbiol Lett
Volume: 362
Pages: 1-9
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Avellanin C, an inhibitor of quorum-sensing signaling in Staphylococcus aureus, from Hamigera ingelheimensis2015
Author(s)
Igarashi Y, Gohda F, Kadoshima T, Fukuda T, Hanafusa T, Shojima A, Nakayama J, Bills GF, Peterson S
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Journal Title
J Antibiot (Tokyo)
Volume: 68
Pages: 707-710
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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