2021 Fiscal Year Annual Research Report
Conprehensive functional analyses of cell-wall proteins of Streptococcus suis
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19H03126
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
関崎 勉 京都大学, 医学研究科, 研究員 (70355163)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
野澤 孝志 京都大学, 医学研究科, 准教授 (10598858)
遠矢 真理 順天堂大学, 医学部, 助教 (20804694)
中川 一路 京都大学, 医学研究科, 教授 (70294113)
黒木 香澄 (石田香澄) 国立感染症研究所, 薬剤耐性研究センター, 主任研究官 (80760272)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 豚レンサ球菌 / 細胞壁タンパク質 / 遺伝子破壊株 / 網羅的機能解析 / 病原性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
豚レンサ球菌(S. suis)の無莢膜株は，血小板などへの接着性が亢進する。本菌は遺伝的に多様な集団を構成するが，このうち２つの主要なclonal complexであるST1とST28に属する株の無莢膜株を用いて，それぞれの細胞壁タンパク質(CWP)の遺伝子の全てについて，一ずつ遺伝子欠損(KO)変異株を作製したが，それらのバイオフィルム形成能，血小板接着性，細胞間マトリックス結合性，細胞接着性，細胞侵入性は，無莢膜の親株とは差がなかった。また，S. suis 21株および近縁菌種のS. parasuis 6株，S. ruminantium 6株，合計3菌種33株のドラフトゲノム配列から51種類のCWPを見出し，そのうちST1の株にだけ存在する3種のCWPの部分ペプチドの組換えタンパク質を作製し，ウサギ抗体で，全菌体，培養上清，および細胞壁分画へWestern blottingを実施したが，特異的なバンドは検出されなかった。次に，細胞壁タンパク質(CWP)にこだわらず，タイコ酸，リポタイコ酸などの細胞壁リン酸類を合成する遺伝子破壊株の作製を試みたが，それら合成遺伝子はいずれも構造遺伝子ではないことから，遺伝子破壊による当該細胞壁リン酸の完全な欠損が達成できなかった。そこで，S. suisおよびその近縁菌種も含めて完全長ゲノム配列だけを利用した比較ゲノム解析を実施した。その結果，S. suisおよびS. ruminantiumの２菌種にはEntner-Doudoroff経路に関連する遺伝子群とヒアルロン酸分解酵素遺伝子群がtandemに配置されているが，S. parasuisにはそれらが欠落していること，反対にS. parasuisにはいくつかのアミノ酸合成系遺伝子が存在することが見つかった。
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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
実施計画の細胞壁構成リン酸類の遺伝子破壊とそれらリン酸類を欠失した変異株の作製には成功しなかった。しかし，計画を大幅に変更して，完全長ゲノム配列だけを利用した比較ゲノム解析を実施したことにより，代謝系の遺伝子群の有無に関して近縁菌種間で明らかに異なる染色体構造を見出すことができた。S. suisはこれまでの養豚場環境を対象としたメタゲノム解析では，豚の生体試料から多く検出された。特に，豚だ液では100%調べた全ての豚から検出されたが，農場環境試料では検出されないものが多かった。一方，S. parasuisは豚生体試料よりもむしろ環境試料から容易に検出される傾向があった。さらに，S. ruminantiumは，これまで反芻類の病変部からしか検出されておらず，これら細菌種ごとの生態の違いが，代謝系遺伝子の有無や構造の違いに反映されている可能性が示唆されるなど，新たな研究の展開が見られることから。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度は，S. suis近縁菌種だけでなく，人の病原体や他の動物の病原体および常在細菌として認識されている弱毒または無毒のレンサ球菌まで比較の範囲を広げ，それらの完全長ゲノム配列を利用した比較ゲノム解析を行い，宿主適応あるいは病原性のある菌種と環境適応性で無毒の菌との違いが普遍的なものであるかどうか確認し，これらの成績を総合することでレンサ球菌の病原性に関する新たな知見を得る。比較ゲノム解析に用いる解析ツールに関しては，近年多くの新たな手法が考案されており，それら複数のツールを利用することで，より多くの情報が得られると期待される。これらの成績を組み合わせることで，研究目的をより高いレベルで達成することを目指す。
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