温度に応答して自らを保護する食中毒細菌集団

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2020-07-31 筑波大学,科学技術振興機構

ポイント
  • 国内での患者数第3位の食中毒細菌であるウェルシュ菌が、宿主の体温より低い温度に応答して自らを繊維状たんぱく質(細胞外マトリクス)で覆い、酸素および抗生物質に対する耐性を向上させることで、強固な集団(バイオフィルム)を形成することを発見しました。
  • バイオフィルム中では、マトリクスを生産する細胞と生産しない細胞が役割分担して生存していることが分かりました。
  • バイオフィルムマトリクスに着目したバイオフィルム除去法および食中毒や感染症の予防・治療法の開発が期待されます。

筑波大学 医学医療系 尾花 望 助教と生命環境系 野村 暢彦 教授らの研究グループは、食中毒細菌であるウェルシュ菌(Clostridium perfringens)のバイオフィルム(集団)に抗生物質・酸素耐性をもたらす細胞外マトリクスたんぱく質を発見しました。

細菌はバイオフィルムを形成して生存しています。これは細菌にとっては環境中を生き抜く生存戦略の1つですが、環境中に残存した病原細菌が人間に感染して疾患を引き起こす可能性があるため、バイオフィルムの性質を理解し防除することが重要です。本研究グループは、ウェルシュ菌が繊維状のたんぱく質(マトリクス)を生産することによって、酸素や抗生物質に対する耐性を向上させ、強固なバイオフィルムを形成することを発見しました。また、繊維状たんぱく質が生産できないウェルシュ菌は酸素や抗生物質に対する耐性が低くなることが分かりました。

一般的に病原細菌は、宿主(ヒト、動物)の体内温度(約37度)に応答して病原性を調節していることが知られています。しかしながらウェルシュ菌の場合、宿主体内よりも低い温度に応答して繊維状たんぱく質を豊富に産生していることが分かりました。また、ウェルシュ菌のバイオフィルム中には、繊維状たんぱく質を生産する細胞と生産しない細胞が共存していることを見いだしました。これらのことから、酸素があると生育できないウェルシュ菌は温度を介して、酸素が豊富な宿主の外部環境を認識し、バイオフィルム形成を調節していること、さらにバイオフィルム内で役割分担しつつ、集団として生存していることが示唆されました。

本研究の成果は、2020年7月31日付「npj Biofilms and Microbes」で公開される予定です。

*本研究は、科学技術振興機構(JST) 戦略的創造研究推進事業 ERATO野村集団微生物制御プロジェクト(研究期間:2015~2020年度)の一環で実施されました。

詳しい資料は≫

<論文タイトル>
“Temperature-regulated heterogeneous extracellular matrix gene expression defines biofilm morphology in Clostridium perfringens”
(温度によって調節される不均一な細胞外マトリクス遺伝子発現がウェルシュ菌バイオフィルム形態を決定する)
DOI:10.1038/s41522-020-00139-7
<お問い合わせ先>
<研究に関すること>

尾花 望(オバナ ノゾム)
筑波大学 医学医療系 助教

野村 暢彦(ノムラ ノブヒコ)
筑波大学 生命環境系 教授

<JST事業に関すること>

内田 信裕(ウチダ ノブヒロ)
科学技術振興機構 研究プロジェクト推進部

<報道担当>

筑波大学 広報室

科学技術振興機構 広報課

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