グラム陽性菌の抗菌性因子耐性獲得機構に関する研究
生体は細菌感染防御のため種々の抗菌性因子を産生することが知られている。本研究では先天性免疫機構であるヒト抗菌性ペプチドと細菌の産生する抗菌性因子であるバクテリオシンに着目し, 生体常在菌であるStaphylococcus aureusとStreptococcus mutansの抗菌性ペプチド耐性獲得機序の検証を行った。細菌は外環境に適応するため, 細菌固有の二成分制御系因子(TCS)を有していることが知られている。そこで, TCSと抗菌性ペプチド耐性の関連性について検証した。その結果, S. aureusでは4組の, S. mutansでは3組のTCSが, 抗菌性ペプチドであるディフェンシン,...
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Published in | 日本細菌学雑誌 Vol. 70; no. 4; pp. 391 - 397 |
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Main Author | |
Format | Journal Article |
Language | Japanese |
Published |
日本細菌学会
2015
|
Online Access | Get full text |
ISSN | 0021-4930 1882-4110 |
DOI | 10.3412/jsb.70.391 |
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Abstract | 生体は細菌感染防御のため種々の抗菌性因子を産生することが知られている。本研究では先天性免疫機構であるヒト抗菌性ペプチドと細菌の産生する抗菌性因子であるバクテリオシンに着目し, 生体常在菌であるStaphylococcus aureusとStreptococcus mutansの抗菌性ペプチド耐性獲得機序の検証を行った。細菌は外環境に適応するため, 細菌固有の二成分制御系因子(TCS)を有していることが知られている。そこで, TCSと抗菌性ペプチド耐性の関連性について検証した。その結果, S. aureusでは4組の, S. mutansでは3組のTCSが, 抗菌性ペプチドであるディフェンシン, LL37やバクテリオシンであるnisin Aとnukacin ISK-1に対する耐性獲得に関与していることを明らかにした。バクテリオシン耐性に関しては, S. mutansではnisin A, nukacin ISK-1耐性に各々異なるTCSが関与していたのに対し, S. aureusでは1つのTCSが両バクテリオシン耐性の本体であった。このことから, TCSは生体ならびに細菌由来の抗菌性因子に対する耐性獲得に関与すること, また, TCSを介したバクテリオシン耐性機構は, S. aureusとS. mutansでは異なっていることが明らかになった。さらにバクテリオシン産生および非産生菌を用いた共培養試験から, TCSはバクテリオシン産生菌との共存に必要であることも明らかにした。 本研究からグラム陽性菌は, ヒトや他の常在細菌が産生する抗菌性因子に対し二成分制御系を介して耐性を獲得することで生体に常在化する可能性が示唆された。 |
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AbstractList | 生体は細菌感染防御のため種々の抗菌性因子を産生することが知られている。本研究では先天性免疫機構であるヒト抗菌性ペプチドと細菌の産生する抗菌性因子であるバクテリオシンに着目し, 生体常在菌であるStaphylococcus aureusとStreptococcus mutansの抗菌性ペプチド耐性獲得機序の検証を行った。細菌は外環境に適応するため, 細菌固有の二成分制御系因子(TCS)を有していることが知られている。そこで, TCSと抗菌性ペプチド耐性の関連性について検証した。その結果, S. aureusでは4組の, S. mutansでは3組のTCSが, 抗菌性ペプチドであるディフェンシン, LL37やバクテリオシンであるnisin Aとnukacin ISK-1に対する耐性獲得に関与していることを明らかにした。バクテリオシン耐性に関しては, S. mutansではnisin A, nukacin ISK-1耐性に各々異なるTCSが関与していたのに対し, S. aureusでは1つのTCSが両バクテリオシン耐性の本体であった。このことから, TCSは生体ならびに細菌由来の抗菌性因子に対する耐性獲得に関与すること, また, TCSを介したバクテリオシン耐性機構は, S. aureusとS. mutansでは異なっていることが明らかになった。さらにバクテリオシン産生および非産生菌を用いた共培養試験から, TCSはバクテリオシン産生菌との共存に必要であることも明らかにした。 本研究からグラム陽性菌は, ヒトや他の常在細菌が産生する抗菌性因子に対し二成分制御系を介して耐性を獲得することで生体に常在化する可能性が示唆された。 |
Author | 松尾, 美樹 |
Author_xml | – sequence: 1 fullname: 松尾, 美樹 organization: 鹿児島大学大学院医歯学総合研究科口腔微生物学分野 |
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EISSN | 1882-4110 |
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PublicationTitle | 日本細菌学雑誌 |
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Publisher | 日本細菌学会 |
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References | 11) Matsuo, M., Komatsuzawa, H. (2010): Role of two-component system of Streptococcus mutans in adaptive response to oral environment. J. Oral Biosci. 52, 252–259. 13) Matsuo, M., Oogai, Y., Kato, F., Kawai, T., Sugai, M., Komatsuzawa, H. (2011): Growth-phase dependence of susceptibility to antimicrobial peptides in Staphylococcus aureus. Microbiology 79, 1660–1670. 18) Yoshida, Y., Matsuo, M., Oogai, Y., Kato, F., Nakamura, N., Sugai, M., Komatsuzawa, H. (2011): Bacitracin sensing and resistance in Staphylococcus aureus. FEMS Microbiol. Lett. 320, 33–39. 9) Lehrer, R.I., Ganz, T. (1999): Antimicrobial peptides in mammalian and insect host defence. Curr. Opin. Immunol. 11, 23–27. 15) Novick, R.P. (2003): Autoinduction and signal transduction in the regulation of staphylococcal virulence. Mol. Microbiol. 48, 1429–1449. 1) Bierbaum, G., Sahl, H.-G. (2009): Lantibiotics: mode of action, biosynthesis and bioengineering. Curr. Pharm. Biotechnol. 10, 2–18. 3) Fujishima, K., Kawada-Matsuo, M., Oogai, Y., Tokuda, M., Torii, M., Komatsuzawa, H. (2013): dpr and sod in Streptococcus mutans are involved in coexistence with S. sanguinis, and PerR is associated with resistance to H2O2. Appl. Environ. Microbiol. 79, 1436–1443. 6) Igo, M.M., Slauch, J.M., Silhavy, T.J. (1990): Signal transduction in bacteria: kinases that control gene expression. New Biol. 2, 5–9. 16) Saïd-Salim, B., Dunman, P.M., McAleese, F.M., Macapagal, D., Murphy, E., McNamara, P.J., Arvidson, S., Foster, T.J., Projan, S.J., Kreiswirth, B.N. (2003): Global regulation of Staphylococcus aureus genes by Rot. J. Bacteriol. 185, 610–619. 12) Matsuo, M., Kato, F., Oogai, Y., Kawai, T., Sugai, M., Komatsuzawa, H. (2010): Distinct two-component systems in methicillin-resistant Staphylococcus aureus can change the susceptibility to antimicrobial agents. J. Antimicrob. Chemother. 65, 1536–1537. 8) Kawada-Matsuo, M., Yoshida, Y., Zendo, T., Nagao, J., Oogai, Y., Nakamura, M., Sonomoto, K., Nakamura, N., Komatsuzawa, H. (2013): Three distinct two-component systems are involved in resistance to the class I bacteriocins, Nukacin ISK-1 and nisin A, in Staphylococcus aureus. PLoS One. 8, e69455. 2) Fournier, B., Klier, A., Rapoport, G. (2001): The two-component system ArlS-ArlR is a regulator of virulence gene expression in Staphylococcus aureus. Mol. Microbiol. 41, 247–261. 5) Graham, M.R., Smoot, L.M., Migliaccio, C.A., Virtaneva, K., Sturdevant, D.E., Porcella, S.F., Federle, M.J., Adams, G.J., Scott, J.R., Musser, J.M. (2002): Virulence control in group A Streptococcus by a two-component gene regulatory system: global expression profiling and in vivo infection modeling. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 99, 13855–13860. 10) Lozupone, C.A., Stombaugh, J.I., Gordon, J.I., Jansson, J.K., Knight, R. (2012): Diversity, stability and resilience of the human gut microbiota. Nature 489, 220–230. 17) Senadheera, M.D., Guggenheim, B., Spatafora, G.A., Huang, Y.C., Choi, J., Hung, D.C., Treglown, J.S., Goodman, S.D., Ellen, R.P., Cvitkovitch, D.G. (2005): A VicRK signal transduction system in Streptococcus mutans affects gtfBCD, gbpB, and ftf expression, biofilm formation, and genetic competence development. J. Bacteriol. 187, 4064–4076. 14) Mazda, Y., Kawada-Matsuo, M., Kanbara, K., Oogai, Y., Shibata, Y., Yamashita, Y., Miyawaki, S., Komatsuzawa, H. (2012): Association of CiaRH with resistance of Streptococcus mutans to antimicrobial peptides in biofilms. Mol. Oral Microbiol. 27, 124–135. 19) Zaiou, M., Gallo, R.L. (2002): Cathelicidins, essential gene-encoded mammalian antibiotics. J. Mol. Med. 80, 549–561. 4) Goerke, C., Fluckiger, U., Steinhuber, A., Zimmerli, W., Wolz, C. (2001): Impact of the regulatory loci agr, sarA and sae of Staphylococcus aureus on the induction of alpha-toxin during device-related infection resolved by direct quantitative transcript analysis. Mol. Microbiol. 40, 1439–1447. 7) Kawada-Matsuo, M., Oogai, Y., Zendo, T., Nagao, J., Shibata, Y., Yamashita, Y., Ogura, T., Hayashi, T., Sonomoto, K., Komatsuzawa, H. (2013): Involvement of the novel two-component NsrRS and LcrRS systems in distinct resistance pathways against nisin A and nukacin ISK-1 in Streptococcus mutans. Appl. Environ. Microbiol. 79, 4751–4755. |
References_xml | – reference: 3) Fujishima, K., Kawada-Matsuo, M., Oogai, Y., Tokuda, M., Torii, M., Komatsuzawa, H. (2013): dpr and sod in Streptococcus mutans are involved in coexistence with S. sanguinis, and PerR is associated with resistance to H2O2. Appl. Environ. Microbiol. 79, 1436–1443. – reference: 7) Kawada-Matsuo, M., Oogai, Y., Zendo, T., Nagao, J., Shibata, Y., Yamashita, Y., Ogura, T., Hayashi, T., Sonomoto, K., Komatsuzawa, H. (2013): Involvement of the novel two-component NsrRS and LcrRS systems in distinct resistance pathways against nisin A and nukacin ISK-1 in Streptococcus mutans. Appl. Environ. Microbiol. 79, 4751–4755. – reference: 11) Matsuo, M., Komatsuzawa, H. (2010): Role of two-component system of Streptococcus mutans in adaptive response to oral environment. J. Oral Biosci. 52, 252–259. – reference: 1) Bierbaum, G., Sahl, H.-G. (2009): Lantibiotics: mode of action, biosynthesis and bioengineering. Curr. Pharm. Biotechnol. 10, 2–18. – reference: 2) Fournier, B., Klier, A., Rapoport, G. (2001): The two-component system ArlS-ArlR is a regulator of virulence gene expression in Staphylococcus aureus. Mol. Microbiol. 41, 247–261. – reference: 14) Mazda, Y., Kawada-Matsuo, M., Kanbara, K., Oogai, Y., Shibata, Y., Yamashita, Y., Miyawaki, S., Komatsuzawa, H. (2012): Association of CiaRH with resistance of Streptococcus mutans to antimicrobial peptides in biofilms. Mol. Oral Microbiol. 27, 124–135. – reference: 16) Saïd-Salim, B., Dunman, P.M., McAleese, F.M., Macapagal, D., Murphy, E., McNamara, P.J., Arvidson, S., Foster, T.J., Projan, S.J., Kreiswirth, B.N. (2003): Global regulation of Staphylococcus aureus genes by Rot. J. Bacteriol. 185, 610–619. – reference: 10) Lozupone, C.A., Stombaugh, J.I., Gordon, J.I., Jansson, J.K., Knight, R. (2012): Diversity, stability and resilience of the human gut microbiota. Nature 489, 220–230. – reference: 13) Matsuo, M., Oogai, Y., Kato, F., Kawai, T., Sugai, M., Komatsuzawa, H. (2011): Growth-phase dependence of susceptibility to antimicrobial peptides in Staphylococcus aureus. Microbiology 79, 1660–1670. – reference: 17) Senadheera, M.D., Guggenheim, B., Spatafora, G.A., Huang, Y.C., Choi, J., Hung, D.C., Treglown, J.S., Goodman, S.D., Ellen, R.P., Cvitkovitch, D.G. (2005): A VicRK signal transduction system in Streptococcus mutans affects gtfBCD, gbpB, and ftf expression, biofilm formation, and genetic competence development. J. Bacteriol. 187, 4064–4076. – reference: 6) Igo, M.M., Slauch, J.M., Silhavy, T.J. (1990): Signal transduction in bacteria: kinases that control gene expression. New Biol. 2, 5–9. – reference: 9) Lehrer, R.I., Ganz, T. (1999): Antimicrobial peptides in mammalian and insect host defence. Curr. Opin. Immunol. 11, 23–27. – reference: 12) Matsuo, M., Kato, F., Oogai, Y., Kawai, T., Sugai, M., Komatsuzawa, H. (2010): Distinct two-component systems in methicillin-resistant Staphylococcus aureus can change the susceptibility to antimicrobial agents. J. Antimicrob. Chemother. 65, 1536–1537. – reference: 4) Goerke, C., Fluckiger, U., Steinhuber, A., Zimmerli, W., Wolz, C. (2001): Impact of the regulatory loci agr, sarA and sae of Staphylococcus aureus on the induction of alpha-toxin during device-related infection resolved by direct quantitative transcript analysis. Mol. Microbiol. 40, 1439–1447. – reference: 5) Graham, M.R., Smoot, L.M., Migliaccio, C.A., Virtaneva, K., Sturdevant, D.E., Porcella, S.F., Federle, M.J., Adams, G.J., Scott, J.R., Musser, J.M. (2002): Virulence control in group A Streptococcus by a two-component gene regulatory system: global expression profiling and in vivo infection modeling. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 99, 13855–13860. – reference: 15) Novick, R.P. (2003): Autoinduction and signal transduction in the regulation of staphylococcal virulence. Mol. Microbiol. 48, 1429–1449. – reference: 8) Kawada-Matsuo, M., Yoshida, Y., Zendo, T., Nagao, J., Oogai, Y., Nakamura, M., Sonomoto, K., Nakamura, N., Komatsuzawa, H. (2013): Three distinct two-component systems are involved in resistance to the class I bacteriocins, Nukacin ISK-1 and nisin A, in Staphylococcus aureus. PLoS One. 8, e69455. – reference: 18) Yoshida, Y., Matsuo, M., Oogai, Y., Kato, F., Nakamura, N., Sugai, M., Komatsuzawa, H. (2011): Bacitracin sensing and resistance in Staphylococcus aureus. FEMS Microbiol. Lett. 320, 33–39. – reference: 19) Zaiou, M., Gallo, R.L. (2002): Cathelicidins, essential gene-encoded mammalian antibiotics. J. Mol. Med. 80, 549–561. |
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SourceID | jstage |
SourceType | Publisher |
StartPage | 391 |
Title | グラム陽性菌の抗菌性因子耐性獲得機構に関する研究 |
URI | https://www.jstage.jst.go.jp/article/jsb/70/4/70_391/_article/-char/ja |
Volume | 70 |
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ispartofPNX | 日本細菌学雑誌, 2015, Vol.70(4), pp.391-397 |
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