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

了解和控制肠道梭菌群体感应以预防疾病和促进健康

• 批准号: 16F16101
• 负责人: 中山 二郎
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-22 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16F16101/
• 关键词: クオラムセンシング; クロストリジア綱細菌; ウェルシュ菌; 酪酸菌; ペプチド

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。

占据人类肠道菌群的核心的梭状芽胞杆菌类细菌是多种多样的，包括好细菌，不良细菌和病原体细菌。我们申请人和细菌基因组序列数据的先前研究表明，使用物种特异性的环状肽信号（AIP），特异性控制基因表达（Quorum Sensing），有时会干扰其他细菌的Quorum感测。今年，我们使用RNASEQ方法分析了AIP诱导的基因（丁香丁香梭状芽胞杆菌），称为益生菌。我们还研究了丁酸酯细菌和灌注梭菌和艰难梭菌之间的法定人数传感的串扰。结果，我们发现来自丁酸酸性细菌的AIP抑制了威尔士和艰难梭菌细菌的群体传感。以上结果表明，构成肠道菌群的核心的梭状芽胞杆菌具有调节其基因表达的群体感知，并具有一种机制，并具有以细胞密度依赖性方式积极调节表型的机制，并且还利用自己的Quorum Sense sempts semplys quorum sense semplom semply。还有人提出，通过巧妙地干预这些调节机制，可以防止致病细菌的致病发育，并进一步激活良好细菌的定殖和增殖。例如，可以预期，可以通过摄入丁酸酸性细菌或服用丁香酸细菌生长的丁香酸菌菌株来预防或治疗梭状芽孢杆菌感染。

项目成果

Biotechnological Applications of Quorum Sensing Inhibitors

• DOI: 10.1007/978-981-10-9026-4
• 发表时间: 2018
• 作者: V. Kalia

Clostridium perfringensの毒素産生制御に関わる内在性クラムクエンチングの解析

产气荚膜梭菌毒素产生调节中涉及的内源面包屑猝灭分析

• 发表时间: 2017
• 作者: 安達桂香;Ravindra Pal Singh;園元謙二;中山二郎
• 通讯作者: 中山二郎

Metabolic-linked pH-drop quenches VirSR quorum sensing in Clostridium perfringens

代谢相关的 pH 值下降会淬灭产气荚膜梭菌中的 VirSR 群体感应

• 发表时间: 2017
• 作者: Keika Adachi;Jiro Nakayama
• 通讯作者: Jiro Nakayama

Clostridium perfringensの代謝同調的な内在性クオラムクエンチング機構の実態解明

产气荚膜梭菌代谢同步内源群体猝灭机制的阐明

• 发表时间: 2017
• 作者: 安達桂香;Ravindra Pal Singh;大谷郁;園元謙二;中山二郎
• 通讯作者: 中山二郎

Clostridium perfringensの内在性クオラムクエンチングー代謝同調的pH低下によるクオラムセンシング機構の抑制ー

产气荚膜梭菌的内源群体淬灭：代谢同步 pH 值降低抑制群体感应机制

• 发表时间: 2017
• 作者: 安達桂香;神川美樹;Ravindra Pal Singh;大谷郁;園元謙二;中山二郎
• 通讯作者: 中山二郎