Understanding metabolic regulatory mechanisms of dormant cells in biofilms based on multi-omics analysis

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バイオフィルム関連感染症難治化の要因の一つとして休止細菌の存在が挙げられる。昨年度までに、緑膿菌バイオフィルム中の休止細菌の分取およびプロテオミクス解析によって、休止細菌では鉄の獲得に寄与するBacterioferritinや酸化還元恒常性維持に関与するThioredoxinが高発現していることを明らかにした。プロテオミクス解析の結果と併行して、緑膿菌のRNA結合タンパク質Hfqを対象としたCrosslinking Immunoprecipitation followed by high-throughput sequencing (CLIP-seq) を実施し、バイオフィルム環境において鉄利用の恒常性に寄与するsmall non-coding RNA (sRNA) PrrF1/2が過剰に発現することを明らかにした。CLIP-seqの結果の妥当性評価のために、PrrF1が制御する新規ターゲットRNAをIntaRNAによって予測した結果、酸化還元恒常性維持に関与するSoluble Pyridine Nucleotide Transhydrogenase SthAが検出された。sthAが実際にPrrF1によって制御されているかを確かめるために、Translational fusion assayを実施した。その結果，sthAはPositive controlのsodBと同様にPrrF1の過剰発現により、翻訳が負に制御されることが明らかとなった。さらに、予測された塩基対領域に変異を導入し、GFP蛍光値を測定した結果、実際に予測された塩基対領域でsthAがPrrF1によって制御されていることが確認できた。以上の結果から、バイオフィルム中の休止細菌の生存には、鉄源の利用や酸化還元恒常性に寄与する複数の遺伝子による転写または翻訳のレベルでの遺伝子制御が重要になると予想される。