病原性大腸菌ゲノムの多様性と可塑性

致病性大肠杆菌基因组的多样性和可塑性

• 批准号: 12206038
• 负责人: 林 哲也
• 金额: --
• 依托单位: 宮崎医科大学
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (C)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12206038/
• 关键词: 病原性大腸菌; ゲノム; 多様性; 可塑性; PCR

【背景と目的】病原細菌の遺伝的多様性の解析は細菌の病原体としての特性を理解するためにはきわめて重要である。本研究においては、病原性大腸菌に焦点を絞り、種々の病原性大腸菌の遺伝的多様性をゲノム生物学的な観点から解明することを試みた。【研究結果】病原性大腸菌O157堺株の全ゲノム配列を決定し、非病原性大腸菌K-12のゲノム配列と比較することによって、大腸菌ゲノムの基本骨格と考えられる4.1Mbの配列を見出すとともに、O157にのみ存在する1.4Mbの配列を同定した。この菌株特異的配列は様々なサイズの断片として染色体上に散在し、その多くが外来性であった。これらの知見から、各種大腸菌の全ゲノム構造を共通のプライマーセットを用いたPCR(whole genome PCR scanning法)によってシステマティックに解析できると考えられた。まず、パイロット試験として、本法を用いた緑膿菌染色体上のピオシン領域(35Kb)の解析を行い、これがゲノムの多様性解析に充分応用できることを確認した。そこで、大腸菌ゲノムを全ゲノムレベルで解析できるプライマーを560組作成し、病原性大腸菌の解析に応用した。本年度は解析対象として、由来の異なる10株のO157を選択し、その解析を行った。プライマーは10-15Kbで設定したため、全ての解析はlong PCR法を用いて行い、PCR産物のサイズ測定もlong gelを使って行った。その結果、O157菌株間には予想以上の多様性(菌株特異的な配列のバリエーション)が存在することが明らかになるとともに、本法によってそのゲノム上の存在部位が容易に同定できることが確認できた。また、XbaI切断パターン(PFGEによる)を基にしたゲノムタイプのクラスターリングの結果と本法によって見出されたゲノム構造のバリエーションの程度には明らかな相関が認められた。完全な解析はまだ終了していないが、今後、今回の解析結果をさらに詳細に検討するとともに、他のタイプの大腸菌の解析を行い、病原性大腸菌ゲノムの多様性の全体像を明らかにしていきたい。

背景和目标：对致病细菌的遗传多样性的分析对于理解细菌作为病原体的特性极为重要。在这项研究中，我们专注于致病性大肠杆菌，并试图从基因组生物学的角度阐明各种致病性大肠杆菌的遗传多样性。 [研究结果]确定致病性大肠杆菌O157 Sakai菌株的整个基因组序列，并将其与非致病性大肠杆菌K-12的基因组序列进行比较，而4.1 MB序列也被认为是E. coli基因组的基本骨干序列，也仅鉴定为1.4 MB序列，并且仅在O157中存在A 1.4 MB序列。该应变特异性序列散布在染色体上，作为各种大小的片段，其中许多是外源性的。基于这些发现，人们认为可以使用公共引物集通过PCR（整个基因组PCR扫描方法）系统地分析各种大肠杆菌的整个基因组结构。首先，作为试点测试，我们使用这种方法分析了铜绿假单胞菌染色体上的Piosin区域（35KB），并确认这可以完全应用于基因组多样性分析。因此，创建了560个引物，可以在整个基因组水平上分析大肠杆菌基因组，并将其应用于致病性大肠杆菌的分析。今年，选择了10个O157不同来源的菌株作为分析目标，并进行了分析。由于引物设置为10-15 kb，因此使用长PCR方法进行了所有分析，并且还使用长凝胶测量了PCR产物的大小。结果，据揭示了O157菌株之间的多样性比预期的（序列特异性变化）要多，并且本方法可以轻松地识别其基因组的位点。此外，基于XBAI裂解模式（通过PFGE）的基因组类型聚类的结果与该方法发现的基因组结构变化程度之间存在明显的相关性。尽管尚未完成完整的分析，但我们想进一步详细检查该分析的结果，并分析其他类型的大肠杆菌，以阐明致病性大肠杆菌基因组的总体多样性。

项目成果

K.Nakayama, et al.: "The R-type pyocin is related to P2 phage, and the F-type is related to lambda phage."Mol.Moribiol.. 38. 213-231 (2000)

K.Nakayama 等人：“R 型脓毒素与 P2 噬菌体相关，F 型与 lambda 噬菌体相关。”Mol.Moribiol.. 38. 213-231 (2000)

T,Hayashi, et al.: "Complete genome sequence of enterchemonhagic Escherichia coli O157:H7 and genomic comparison with a leboratory strain K-12. DNA Res (Supplement)."DNA Res.. 8. 47-52 (2001)

T,Hayashi 等人：“肠致病性大肠杆菌 O157:H7 的完整基因组序列以及与实验室菌株 K-12 的基因组比较。DNA Res（补充）。”DNA Res.. 8. 47-52 (2001)

T,Hayashi, et al.: "Complete genome sequence of enterohemonhagic Escherichia coli O157:H7 and genomic comparison with a laboratory strain K-12."DNA Res.. 8. 11-22 (2001)

T,Hayashi 等人：“肠出血性大肠杆菌 O157:H7 的完整基因组序列以及与实验室菌株 K-12 的基因组比较。”DNA Res.. 8. 11-22 (2001)

林哲也 他: "遺伝情報のダイナミズムとその分子機構(IGEシリーズ29)"東北大学遺伝生態研究センター. 149 (2001)

Tetsuya Hayashi 等：“遗传信息的动态及其分子机制（IGE 系列 29）”东北大学遗传生态学研究中心 149（2001）。

M.Ohrishi, et al.: "Comparative analysis of the whole set of rRNA operons between and enterohemonhagic Escherichia coli O157:H7 Sakai strain and an Escherichia coli K-12 strain MG1655."Syst.Appl.Morobiol.. 23. 315-324 (2000)

M.Ohrishi 等人：“肠出血性大肠杆菌 O157:H7 Sakai 菌株和大肠杆菌 K-12 菌株 MG1655 之间整套 rRNA 操纵子的比较分析。”Syst.Appl.Morobiol.. 23. 315-