Mechanisms on complex stress tolerance and virulence expression induced by nucleoid clogging in Staphylococcus aureus

本研究は、「黄色ブドウ球菌は酸化ストレスに曝されると、核様体を凝集することでゲノム複製開始点周辺の遺伝子発現に影響を与え、それによって宿主環境に適応する」という細菌の新たな感染戦略の仮説を立証することを目的としている。令和4年度では、当初の計画通り、【計画１：核様体凝集能を持たないMrgA変異タンパク質とmrgA変異株の作製】に着手しつつ（進行中）、【計画２：核様体凝集の複合ストレス環境下での生存への寄与の証明】において、凝集依存的に発現する遺伝子群から予測された「酸ストレス」（単独ストレス）から「酸＋酸化ストレス」（複合ストレス）試験までを先行して検証した。計画１では、SpyCatcher-SpyTagを用いた系の確立に向け、Spytagの位置やリンカー配列の有無が異なる様々な変異体MrgAタンパク質をデザインし、SpyCatcherタンパク質も加えてそれぞれの組換えタンパク質を精製する準備にまで至った。計画２では、まず、MrgAおよびそのフェロキシダーゼ活性が酸耐性に寄与することを明らかにした。次に、酸化ストレスによって核様体を凝集し、続いて酸ストレスに曝し、菌の生存を調べた。その結果、酸化ストレス誘導型核様体凝集が、核様体凝集によって発現が増加する遺伝子を介して、酸ストレス下での菌の生存を向上させることを強く示唆する結果を得た。まだ表現型のみの確認ではあるが、本仮説を支持する結果が得られたことは、仮説立証に向け意義ある一歩となった。この一例を皮切りに、その他の複合ストレス耐性や病原性発揮についても検証を進めていく予定である。また、複合ストレス耐性の制御基盤となる遺伝子発現メカニズムの解明に向けても、複製開始点周辺の遺伝子群を他の位置へ移動させ、その発現変化が核様体凝集依存的かどうか検証する準備段階に入った。

本研究は、「黄色ブドウ球菌は酸化ストレスに曝されると、核様体を凝集することでゲノム複製開始点周辺の遺伝子発現に影響を与え、それによって宿主環境に適応する」という細菌の新たな感染戦略の仮説を立証することを目的としている。令和4年度では、当初の計画通り、【計画１：核様体凝集能を持たないMrgA変異タンパク質とmrgA変異株の作製】に着手しつつ（進行中）、【計画２：核様体凝集の複合ストレス環境下での生存への寄与の証明】において、凝集依存的に発現する遺伝子群から予測された「酸ストレス」（単独ストレス）から「酸＋酸化ストレス」（複合ストレス）試験までを先行して検証した。計画１では、SpyCatcher-SpyTagを用いた系の確立に向け、Spytagの位置やリンカー配列の有無が異なる様々な変異体MrgAタンパク質をデザインし、SpyCatcherタンパク質も加えてそれぞれの組換えタンパク質を精製する準備にまで至った。計画２では、まず、MrgAおよびそのフェロキシダーゼ活性が酸耐性に寄与することを明らかにした。次に、酸化ストレスによって核様体を凝集し、続いて酸ストレスに曝し、菌の生存を調べた。その結果、酸化ストレス誘導型核様体凝集が、核様体凝集によって発現が増加する遺伝子を介して、酸ストレス下での菌の生存を向上させることを強く示唆する結果を得た。まだ表現型のみの確認ではあるが、本仮説を支持する結果が得られたことは、仮説立証に向け意義ある一歩となった。この一例を皮切りに、その他の複合ストレス耐性や病原性発揮についても検証を進めていく予定である。また、複合ストレス耐性の制御基盤となる遺伝子発現メカニズムの解明に向けても、複製開始点周辺の遺伝子群を他の位置へ移動させ、その発現変化が核様体凝集依存的かどうか検証する準備段階に入った。