Understanding and control of quorum sensing of intestinal clostridia toward disease prevention and health promotion

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ヒト腸内フローラの中核を占めるクロストリジア綱細菌群には、善玉菌から悪玉菌そして病原菌も含まれ多種多様である。これまでの申請者らの研究および細菌ゲノム配列データから、このクロストリジアの多くが、種特異的な環状ペプチドシグナル（AIP）を用いて同種菌間でコミュニケーションを行い、遺伝子の発現を特異的にコントロールし（クオラムセンシング）、また、時には他種細菌のクオラムセンシングを干渉（クオラムクエンチング）していることが示唆されている。本年度は、プロバイオティクスとして知られる酪酸菌（Clostridium butyricum)のQSについて、AIPで誘導される遺伝子をRNAseq法により解析した。また、酪酸菌とウェルシュ菌(Clostridium perfringens)および酪酸菌とディフィシル菌(Clostridium difficile)間のクオラムセンシングのクロストークを調べた。その結果、酪酸菌のAIPがウェルシュ菌やディフィシル菌のクオラムセンシングを阻害することを見出した。以上の結果から、腸内細菌叢の中核を形成するクロストリジア綱細菌群は自身の遺伝子発現を制御するクオラムセンシングを有し、フェノタイプを積極的に細胞密度依存的に制御する機構を持ち合わせているのに加えて、異種細菌間のコミュニケーションも自身のクオラムセンシングを用いて行っているという可能性が示唆された。そして、これらの制御機構に人為的に巧みに介入することで、病原菌の病原性発現の阻止や、善玉菌の定着と増殖をより活性化させることも可能であると示唆された。例えば、酪酸菌プロバイオティクス株を経口摂取したり、あるいは酪酸菌の増殖させるためのプレバイオティクスを摂取したりすることで、クロストリジウム属感染症を予防したり、あるいは治療したりすることができると期待される。