大規模ゲノム情報を利用した大腸菌における血清型変換の全貌解明

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大腸菌の血清型別に利用されるO抗原とH抗原は、合成遺伝子領域の組換えによって変化すること（血清型変換）が知られている。本研究では、大腸菌における血清型変換の全貌解明を目的として、公共データベースに登録されている大腸菌をClonal complex (CC)ごとに分類し、系統解析と血清型変換の解析を行う。令和4年度では、公共データベースに約1000株が登録されているCC165菌株を対象とした解析を行った。全菌株が保有する遺伝子を決定後、菌株間の一塩基多型（SNP）の数を指標に、同一クローンの集団を定義し、そこから代表菌株を選定することで、解析菌株数を500菌株とした。この菌株セットの系統関係から、本系統の血清型変換の全体像が判明し、系統の祖先H抗原と祖先Sequence type (ST)も明らかになった。また、菌株間のSNP数を利用して、菌株セットを細分化することで、集団内および集団間における血清型変換の詳細な解析が可能となった。本系統にはヒトに病原性を示す志賀毒素産生性大腸菌（STEC）と豚の大腸菌症の原因となる毒素原性大腸菌（ETEC）が属し、それぞれ異なる病原遺伝子セットを有している。このことから、本系統の病原因子獲得の歴史を調べることで、大腸菌の病原性進化と血清型変換との関連が明らかになると考えられた。また、STECのO165:H25のグローバルな集団構造を明らかにする過程で、O165:H25および近縁菌をCC119と新たに定義した。CC119に属するO172:H25がO165:H25と非常に近縁であり、両血清型の菌株間のO抗原合成遺伝子群と周辺領域の配列比較から、このO抗原の変換が、非常に複雑な組み換えの結果生じた可能性が示唆された。以上の解析結果を、病原関連遺伝子の詳細な解析結果や志賀毒素産生性の菌株間バリエーションの結果とともに原著英語論文として報告した。