網羅的スクリーニング法を活用した百日咳の感染成立機構の解明

本研究では、気管支敗血症菌のラット感染モデルを用いて、全ゲノムレベルで感染成立に関わる気管支敗血症菌の遺伝子を網羅的に同定し、その発現経路および代謝経路などを探索し、得られた候補遺伝子の機能を理解することによって、百日咳菌と気管支敗血症菌による感染成立の全体貌の理解を目指す。本年度は、自然感染の経過を再現できる気管支敗血症菌の感染モデルを用いて、ゲノムレベルで感染成立に必要な遺伝子を網羅的に解析した。ゲノム全体を網羅したトラスポゾン挿入変異株ライブラリ（約80,000株）を作成した。ライブラリを解析したところ、全ゲノム上の99.１％の遺伝子にトランスポゾンが挿入されたことが確認できた。ライブラリを一定量に調製して、ラットに経鼻的に接種し、感染実験を行った。一定期間経過後に気管に定着した菌を回収し、接種前培養液（インプット）および気管から回収された菌の培養液（アウトプット）からゲノム抽出を行い、次世代シーケンシングでトランスポゾンが挿入されたゲノム上の領域を確定した。得られたデータをTRANSITで分析し、インプットとアウトプットのトランスポゾン挿入位置を比較した結果、１５１個の遺伝子を、ラット感染成立に関わる候補遺伝子として選択した。KEGGデータベースで関与するパスウェイをマーピングした結果、４３個の候補遺伝子はさまざまな経路に関与していることがわかった。そのうち、２８個の候補遺伝子が様々な環境での代謝、二次代謝産物の生合成、補因子（co-factor）の生合成、アミノ酸の生合成、炭素代謝、リジンの生合成などの代謝経路と関連していた。他の候補遺伝子は二成分制御系、物質輸送、べん毛形成、薬剤耐性とDNA修復などに関与していると予想された。機能推定の結果に基づいて、感染過程に関与する可能性があるもの、可能性がないもの、推定できないものなどの基準で分類リスト化した。

本研究では、気管支敗血症菌のラット感染モデルを用いて、全ゲノムレベルで感染成立に関わる気管支敗血症菌の遺伝子を網羅的に同定し、その発現経路および代謝経路などを探索し、得られた候補遺伝子の機能を理解することによって、百日咳菌と気管支敗血症菌による感染成立の全体貌の理解を目指す。本年度は、自然感染の経過を再現できる気管支敗血症菌の感染モデルを用いて、ゲノムレベルで感染成立に必要な遺伝子を網羅的に解析した。ゲノム全体を網羅したトラスポゾン挿入変異株ライブラリ（約80,000株）を作成した。ライブラリを解析したところ、全ゲノム上の99.１％の遺伝子にトランスポゾンが挿入されたことが確認できた。ライブラリを一定量に調製して、ラットに経鼻的に接種し、感染実験を行った。一定期間経過後に気管に定着した菌を回収し、接種前培養液（インプット）および気管から回収された菌の培養液（アウトプット）からゲノム抽出を行い、次世代シーケンシングでトランスポゾンが挿入されたゲノム上の領域を確定した。得られたデータをTRANSITで分析し、インプットとアウトプットのトランスポゾン挿入位置を比較した結果、１５１個の遺伝子を、ラット感染成立に関わる候補遺伝子として選択した。KEGGデータベースで関与するパスウェイをマーピングした結果、４３個の候補遺伝子はさまざまな経路に関与していることがわかった。そのうち、２８個の候補遺伝子が様々な環境での代謝、二次代謝産物の生合成、補因子（co-factor）の生合成、アミノ酸の生合成、炭素代謝、リジンの生合成などの代謝経路と関連していた。他の候補遺伝子は二成分制御系、物質輸送、べん毛形成、薬剤耐性とDNA修復などに関与していると予想された。機能推定の結果に基づいて、感染過程に関与する可能性があるもの、可能性がないもの、推定できないものなどの基準で分類リスト化した。