Investigating emergence of pathogenic bacteria using in vivo experimental evolution

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地球上には、動物に感染する病原性細菌が多数存在するが、その病原性機能の進化的成り立ちは未だほとんど明らかにされていない。本研究では、遺伝子変異の蓄積により、様々な種類の細菌の病原性が上昇する過程を捉え、病原性細菌の進化を引き起こす遺伝子変異群と細菌分子群の同定を目指す。本年度は、環境中のストレスに対して耐性化を引き起こす遺伝子変異の中から、病原性上昇を導く遺伝子変異を同定する目的で、金属ストレスに対する耐性化をもたらす遺伝子変異の探索をおこなった。亜鉛は細菌にとって必要不可欠であると同時に過剰量では毒性を示す。また、免疫細胞は侵入した病原性細菌を高濃度亜鉛に暴露することで、殺菌するシステムを有している。そのため細菌は取り込みや排出を調節して細胞内亜鉛濃度を維持している。大腸菌遺伝子欠損株ライブラリを用いて亜鉛耐性株を探索した結果、リボソームタンパク質RpmJの欠損が大腸菌の亜鉛耐性を導くことを見出した。RpmJの欠損株はタンパク質合成阻害剤に対する感受性を示し、翻訳の忠実度が変化していたことから、RpmJの欠損によりリボソーム機能が変化していると考えられた。過剰亜鉛条件下において、RpmJの欠損株の細胞内亜鉛濃度が低下していたことから、RpmJの欠損は細胞内亜鉛濃度の低下によって亜鉛耐性を導くことが示唆された。さらに、RpmJ以外のリボソーム関連因子が亜鉛耐性に関与するか解析したところ、複数種類のリボソームタンパク質やリボソーム成熟因子の欠損株が亜鉛耐性を示すことが明らかとなった。以上の結果は、リボソームの機能異常が大腸菌の亜鉛耐性化を導くことを示唆している。今後は、亜鉛耐性を示した大腸菌遺伝子欠損株について、病原性機能が上昇しているか検討していきたい。