病原性大腸菌ゲノムの多様性と可塑性

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病原性大腸菌には種々のタイプが存在し、それぞれ異なった感染症を引き起こす。病原性大腸菌のゲノムの多様性の実態と病原型との関連、多様性獲得の分子機構、それに伴うゲノムの可塑性を明らかにすることを目的として、病原性大腸菌O157堺株とK-12株のゲノム配列に基づいて、大腸菌ゲノムを約10Kb単位で増幅できるPCRプライマーセットを作製し、これを用いて各種O157株の全ゲノム構造を解析した(whole genome PCR scanning、以下WGPSと呼ぶ)。まず、1998年に日本各地で分離されたO157臨床分離株からXbaIによる染色体切断パターンの大きく異なる10株を選択し、堺株を基準として全ゲノム構造をWGPSで解析した。各O157株で堺株と構造の異なるゲノム領域を全て同定でき(2株はO157ではないことが解析終了後に判明)、WGPSという新しいゲノム解析法がほぼ確立できたといえる。また、解析結果から、O157菌株間には予想以上の多様性が存在し、特にラムダ様プロファージ領域には株間で大きな違いがあることが明らかとなった。多様なO157の出現にはラムダ様ファージが大きく関与していることが示唆される。堺株と構造の異なる領域の配列決定に関しては現在進行中である。PCRで増幅されない領域は、インバースPCR法を用いて該当領域の構造を決定する予定であったが、PCRで増幅されない領域も予想以上に数が多く、サイズも大きかったため、各株のBACライブラリーの作製を行うことにより対応することにした。現在、BACライブラリーの作成が進行中である。なお、継代培養によるゲノムの可塑性解析に関しては、継代培養条件等の検討を行い、得られた菌株の一部で染色体の構造変化が起きていることをPFGEで確認した。また、これらの解析と平行して、urease遺伝子の大腸菌株間における保有率およびtoxB遺伝子の機能を解析し、その分布や機能の一部が明らかにできた。