腸管出血性大腸菌O157
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(2) 2. MemoirsoftheResearchInstituteofB.0.S.T.KinkiUniversityNα2(1999). ③ ベ ロ毒 素 の 遺 伝 子 と溶 原 変 換 フ ァ ー ジ a)溶. 原 変 換 フ ァ ー ジVT1,VT2. 1996年 大 流 行 し た0157の. 堺 株 に は2種. ミ ドに つ い て は 後 述 す る 。2種 及 びVT2遺. 伝 子(正. 類 の 溶 原 フ ァー ジ と2種. 類 の プ ラ ス ミ ドが 存 在 す る6)。 プ ラ ス. 類 の フ ァ ー ジ は そ れ ぞ れ の ゲ ノ ム の 中 にVT1遺. 式 名 称8薦2)が. 担 わ れ て い る の で 、 以 下 に はVT1フ. 伝 子(正. 式 名 称8厩1). ァ ー ジ、VT2フ. ァー ジ と呼. ぶ 。 今 迄 に フ ァ ー ジ ゲ ノ ム 中 に毒 素 遺 伝 子 が 担 わ れ て い る 例 は 最 初 ジ フ テ リ ア 菌 の β フ ァ ー ジ で 報 告 さ れ た 。 そ の 特 徴 は 溶 原 化 と 毒 素 化 が 相 伴 う の で 、 こ の よ う な フ ァ ー ジ は 溶 原 変 換 フ ァ ー ジ(lysogenic conversionphage)と. 呼 ば れ る。 と も あ れ 、VT1,VT2フ. ァ ー ジ は プ ロ フ ァ ー ジ と して0157菌. の染. 色 体 上 の別 べ っ の 一 定 の 場 所 に座 を 占め て保 有 され、 紫 外 線 な どで誘 発 され て 増 殖 型 に 移 行 す る。 こ う い っ た 腸 管 出 血 性 大 腸 菌 の フ ァー ジ に 関 す る研 究 は 欧 米 で は20年 近 く前 か ら始 ま って い る が11)12)13)L4)17)18)、 最 近 日本 で 分 離 さ れ た0157と ど ち ら か 一 方)を 0157のs薦1遺 の 染 色 体DNAの. 比 べ て 共 通 し た 点 は 、 何 れ もVT1フ. ァ ー ジ 、VT2フ. ア ー ジ の 両 方(稀. に. 保 有 して い る こ と で あ る。 伝 子 がVT1フ. ァ ー ジ ゲ ノ ム 上 に あ る の に対 して 、 志 賀 赤 痢 菌 のs就. 上 に あ る9)L5)19)。しか し0157のVT1毒. 素 は志 賀 毒 素 と1ア. ミノ 酸 の 違 い で あ る 。(現. 在8種. 類 の バ リエ ー シ ョ ン が 報 告 さ れ て い る)26)。そ れ と は 対 照 的 に、s薦2はs㍍1と. 58%、. ア ミノ 酸 配 列 で56%の. 相 同 性 しか な く、 共 通 抗 原 性 も殆 ど な い。8`κ2遺. 間 で か な り の 変 異 が み ら れ 、VT2vha,VT2vhb… の 発 現 制 御 に つ い て は 、8`κ1の. 遺 伝 子 は赤 痢 菌. は塩 基 配 列 に して. 伝子 に っ い て は流 行 株 の. … な ど12種 類 存 在 す る 事 が 判 っ て い る26)。s㍍ 遺 伝 子. 上 流 に 鉄 イ オ ンの 存 在 下 に 転 写 を 抑 制 す る 因 子Furの. 結合領域が同定 さ. れ る な ど、 解 析 が一 歩 進 ん で い る。 同 じVT2フ. ァ ー ジ と い っ て も、 各 々 の 流 行 株 を 仔 細 に 比 べ て み る と 、 フ ァ ー ジ粒 子 の 形 態(図1)、. プ ラ ー ク の 形 状 、climmunity、. 精 製 したDNAの. 制 限酵 素 切 断 パ タ ー ンな ど に バ リエ ー シ ョ ンが あ る. こ と が 分 か っ て い る 。 こ の よ う に 起 源 を 異 に す る と考 え ら れ る フ ァ ー ジ に、 同 じ8㍍2遺 在 す る と い う事 実 は ど の よ う に 考 え た らい い の で あ ろ うか 。8薦2が. 伝子が共通 に存. トラ ン ス ポ ゾ ン と して 乗 り移 る と か、. 特 殊 形 質 導 入 の よ う な 機 構 を 経 て 出 現 した の で は な い か と か 、 今 後 色 ん な 視 点 か ら検 討 し な け れ ば な ら な い。. 図1VT1フ. ァ ー ジ(左)、VT2フ. ァ ー ジ(右)の. 電 子 顕微 鏡 写 真.
(3) 3. b)ノ. ル フ ロ キ サ シ ンに よ る プ ロ フ ァー ジ の 誘 発 と毒 素 産 生. 0157に. よ る疾 患 も一 種 の 細 菌 感 染 症 だ か ら、 抗 生 物 質 や 抗 菌 剤 の 適 用 は 当 然 で あ る と思 わ れ る 。 厚 生. 省 の 治 療 指 針24)で も フ ォ ス フ ォ マ イ シ ン、 ノ ル フ ロ キ サ シ ン、 カ ナ マ イ シ ン に よ る 治 療 が 推 奨 さ れ た 。 し か し0157患. 者 の 治 療 に 抗 生 剤 の 適 用 が む しろ 毒 素 発 生 を 増 大 さ せ 、HUSの. い う報 告 も 出 て き た ⊥6)20)。 抗 生 剤 に も色 ん な"modeofaction"の. 発 症 に 導 く場 合 も あ る と. もの が含 まれ て お り、 十 把 一 か らげ. に 論 ず る の は適 当 で な い と思 う が 、 要 は ど の 薬 剤 を ど の よ う に 使 え ば 危 険 な の か を 示 す 例 と し て 、 以 下 に 私 共 自身 が 行 っ た 実 験7)を 紹 介 した い 。 ノ ル フ ロ キ サ シ ン はDNAgyraseAサ あ り3)、 細 菌 のDNA合. 成 を 阻 害 し て 単 鎖DNA断. ブ ユ ニ ッ トの 阻 害 剤 で. 片 を 蓄 積 さ せ る 。 そ の 結 果RecAタ. ンパ ク 質 が 活 性 化. し て 、 フ ァ ー ジ リ プ レ ッサ ー を 切 断 、 プ ロ フ ァ ー ジ の 誘 発 に 導 く こ と が 予 想 さ れ る 。 そ れ で 、 実 際 に ノ ル フ ロ キ サ シ ンがVT1、VT2プ. ロ フ ァ ー ジ の 誘 発 を 起 こ す か 否 か を 調 べ て み た 。 そ の 結 果,以 下 の 事 が. わ か った。 (1)0157の. 対 数 増 殖 期 の 細 胞 に対 して 、 ノ ル フ ロ キ サ シ ンを!μ8/m1、30分. と 同 程 度 の 効 率 でVT1、VT2の. 間存 在 さ せ れ ば、 紫 外 線 照 射. 誘 発 が 起 る。(2)rθ α4一菌 で は 全 く この 誘 発 は 起 らな い。. 以 上 の 結 果 は 上 述 した 予 想 を 裏 付 け る も の で あ る。 ま た こ の 誘 発 に よ って 、 フ ァー ジDNAの てVT毒. 素 遺 伝 子DNAの. 増 加 に 伴 っ て 、VT毒. ど の 一 連 の 反 応 の 結 果 と して 、VT1、VT2毒. 増 殖 、従 っ. 素 タ ンパ ク質 の 合 成 、 フ ァ ー ジ の 溶 菌 酵 素 に よ る 溶 菌 な 素 タ ンパ ク 質 の 大 量 放 出 が 起 る 。 こ の よ う な 結 果 をHUS. の 要 因 と直 接 結 び っ け る こ と は 早 計 で あ るが 、 慎 重 に 有 効 な 治 療 法 を 研 究 し な け れ ば な ら な い 。. ④0157の. 病原因子. 本 菌 の 病 原 因 子 に っ い て は 、 既 に 上 述 し た べ ロ毒 素 以 外 に 、 本 菌 が 腸 管 へ の 付 着 を 果 た し、 微 絨 毛 を 削 除 す る 障 害(attachingandeffacinglesion、AE障. 害 と 略 称 す る)が. 主 要 な もの で あ る。 以 下 これ. につ いて 述 べ る。 さ き に 記 した5つ てAE障. の 病 原 性 大 腸 菌 の 中 で 、 腸 管 病 原 性 大 腸 菌 と腸 管 出 血 性 大 腸 菌 の 染 色 体 に は35kbに. 害 を 起 こ す 遺 伝 子 群 が 存 在 す る領 域(loucusofenterocyteeffacement、LEEと. さ れ た8)(図2)。. も う少 し具 体 的 に 言 え ば 、 先 ず 腸 管 病 原 性 大 腸 菌 でAEを. り1)5)、 次 い で0157菌 LEE領. 伝 子 が 存 在 す る位 置 に相 当 す る。LEEのGC含. べ て 有 意 に 低 い こ とか ら、 こ の 位 置 にLEEが. 図2腸. 発見. 起 こ す 遺 伝 子 θαθ孟 が み っ か. に も相 同 の 遺 伝 子 が あ る が 、 病 原 性 の な い大 腸 菌 に は こ の 遺 伝 子 が な い こ と、 ま た. 域 も な い こ とが 分 か っ た8)。 こ の 領 域 は 大 腸 菌K12株. tRNA遺. 略 称)が. 亘 っ. 染 色 体 上82分 のsε ♂σ(セ. 量 が39%と. レ ノ シ ス テ イ ン). 大 腸 菌 ゲ ノ ム の 平 均GC含. 量51.4%に. 比. 何 らか の 転 位 機 構 に よ って 大 腸 菌 に導 入 さ れ た可 能 性 が 高 い。. 管 病 原 性 大 腸 菌 と腸 管 出血 性 大 腸 菌 に存 在 す るLEE領. 域(腸 管 細胞 を消 滅 させ て. しま う働 きを持 った遺 伝 子 群 が 存 在 す る領 域)の 遺 伝 子 地 図 黒 色 の 箇 所 は染 色 体 上 のLEE-DNA部 分 で、 腸 管 病 原 性 と腸 管 出 血性 大 腸 菌 に 存在 す るが、 K12株 に は存 在 しな い部 分.白 色 の部 分 は、 何 れ の 大 腸 菌 に も存 在 す る部 分.染 色 体 の中 に あ る白 抜 きの 矢 印 は θαθ 、4遺伝 子eαoB遺 伝 子 な ど(ORF)の あ る場 所 を示 し、MやGな ど の 文 字 は制 限 酵 素 切 断 箇 所 を示 す、.
(4) 4. MemoirsoftheResearchInstituteofB.0.S.T,KinkiUniversityNα2(1999). eα2.AはLEEの. 中 で 最 初 に み つ か って ク ロ ー ニ ン グ さ れ た 遺 伝 子1)で 、 そ の 産 物 は94∼97kDaの. テ ィ ミ ン(intimin)で. あ る 。 即 ち 腸 管 病 原 性 大 腸 菌 の イ ン テ ィ ミ ン は94kDa、0157の. イ ン. そ れ は97kDaで. あ る。 こ れ が 標 的 上 皮 細 胞 の 表 面 に あ る β1一 イ ン テ グ リ ン に 結 合 す る と 、 微 絨 毛 の 脱 落 及 び 粘 着 下 部 の 細 胞 膜 のF一 ア ク チ ンや α ア ク チ ンの 集 積 な ど細 胞 骨 格 構 造 の 変 化 に 導 く。 θαεBは イ ノ シ ト ー ル リ ン 脂 質(IP3)とCa2+の 尚0157が. 上 昇 に よ り、 細 胞 内 情 報 伝 達 の 異 常 を 起 こ さ せ る4)23)。. 産 生 す る ヘ モ リジ ン(hemolysin)も. ミ ドpO157と. 、 プ ラ ス ミ ド3.3kbのpOSAK1が. た6)。pO157の IL-1β. 病 原 因 子 の 一 つ で あ る。0157堺. 株 に は93kbの. プ ラス. 存 在 しそ の全 塩 基 配列 が牧 野、 品川 ら に よ って決 定 され. 中 に 存 在 す る ん♂yA遺 伝 子 か ら産 生 さ れ る ヘ モ リ ジ ン はmonocyteにcytokineの. の 産 生 を 誘 導 し、 内 皮 細 胞 に ベ ロ毒 素 レ セ プ タ ーGb3を. 一種. 発 現 さ せ る と い う25)。. ⑤ エ ピ ロ ー一グ 最 近 の 生 物 科 学 の ス テ ラ テ ジ ー と して 、 ヒ トゲ ノ ム 計 画 に み られ る よ う に 、 ど の 生 物 で も ま ず そ の 生 物 のDNAの. 全 塩 基 配 列 を 決 定 して 、 そ れ を コ ン ピ ュ ー タ ー 解 析 に か け 、 ど う い う遺 伝 子 が ど う い う順. 序 で 並 ん で い る か を 明 らか に す る。 遺 伝 子 の 構 造 の 解 析 は 、 必 然 的 に そ の 遺 伝 子 の 機 能 の 問 題 や 進 化 の 問 題 の 解 決 に も 途 を 開 く。 大 腸 菌0157に. っ い て も、 上 記 の よ う な 観 点 か ら の ア プ ロ ー チ が い く っ か な さ れ て い る。 元 来 、 腸 管 出. 血 性 大 腸 菌 が 注 目 さ れ る よ う に な っ た き っ か け は 、1982年. 米 国 で 起 っ た 食 中 毒 事 件 で あ る。 西 部 オ レ ゴ. ン州 と 中 部 ミ シ ガ ン州 の 同 じ レ ス ト ラ ンチ ェ ー ン の ハ ン バ ー ガ ー が 原 因 で 、 し か も数 カ 月 の 期 間 を 隔 て て 、 大 腸 菌0157:H7に. よ る大 流 行 が 起 っ た の で あ る27)。そ の 後 も、 米 国 、 英 国 、 カ ナ ダ な ど で も 流 行. の 報 告 が な さ れ て い る。 こ の よ う な 状 況 の 下 で 、 米 国 の マ ク ドナ ル ド は 、 巨 額 の 研 究 費 を 投 じ てF.R, Blattner(す 0157の. で に大 腸 菌K12株. の 全 塩 基 配 列 の 決 定 を 行 な っ た 実 績 を 持 っ)と. 全 塩 基 配 列 の 決 定 に 乗 り 出 した の は 当 然 で あ る。 昨 年(1998)中. 組 ん で腸管 出血 性大 腸菌. にす べ て決 定 され た と い わ れ る. が そ の 成 果 は 公 表 さ れ て い な い 。 日本 で も、 牧 野 、 品 川 ら に よ っ て 同 様 な 挑 戦 が な さ れ て お り 、 成 果 が 期 待 さ れ る。 一 方VTフ. ァ ー ジ の 全 塩 基 配 列 の 決 定 は、 私 達 の グ ル ー プ7)及 び 他 の 数 グ ル ー プ が 行 っ た 。 そ れ ら の. 結 果 か ら、s厩. 遺 伝 子 は 、 λ フ ァ ー ジ のQ遺. る こ と が 見 い 出 さ れ だo)。 こ の こ と は、s薦. 伝 子homologueとS&R遺 遺 伝 子 の 発 現 がQ遺. 伝 子homologueの. 間 に位 置す. 伝 子 産 物 の 影 響 の 下 で 、P。'プ ロ モ ー タ ー. か ら後 期 遺 伝 子 の 転 写 の 一 環 と し て 行 わ れ る こ と を 意 味 す る。 以 上 の 事 か ら、VT毒. 素 の 大 量 放 出 が あ る 「き っか け 」 の も と に プ ロ フ ァー ジ の 誘 発 が 起 り、. Is伽. 遺 伝 子DNAの. Is厩. 遺 伝子 の大 量 発現. 皿. 大 腸 菌 の 溶 菌(溶. コ ピー の増 殖. 菌 酵 素 を コ ー ドす るS&R遺. な ど の 三 っ が 連 動 す る こ と に よ りHUSに. 伝 子 の 発 現)に. よ る ベ ロ毒 素 の 大 量 放 出. 導 く こ と は ほ ぼ 疑 う余 地 が な い 。 こ の 「き っ か け」 が 、 ノ ル フ. ロ キ サ シ ン の 場 合 も あ る こ と は先 に 述 べ た 。 しか し こ れ は特 殊 な 場 合 で あ っ て 、 今 後 一 番 大 切 な こ と の 一 つ は ヒ トそ れ も主 と して 幼 若 な 子 供 の 腸 管 内 で 腸 管 出 血 性 大 腸 菌 の フ ァ ー ジ の 誘 発 を 起 こ す も の が 何 か を探 す こ とで あ る。.
(5) 5. 引. 用. 文. 献. 1。Beebakhee,G.,Louie,M.,Azavedo,J.D.,&Brunton,J,1992FEMSMicrobiol..Lett,91:63-68. 2.Endo,Y.,Tsurugi,K.,Yutsudo,T.,Takeda,Y.,Ogasawara,T.,andIgarashi,K.1988Eur、 J.Biochem,171二45-50. 3.Hirai,K.,Aoyama,H.,Suzue,S.,Irikura,T.,Iyobe,S.,&Mitsuhashi,S。1986Antimicrob. Agents&Chemotherapy30(2):248-253. 4.Ismaili,A.,Philpott,D.J.,Dytoc,M.T.,&Sherman,P.M.19951nfect.andImmun.63 (9):3316-3326. 5.Jerse,A.E.,Yu,J.,Tall,B.D,,&Kaper,J,B,1990Proc,Natl,Acad.SciUSA.87:7839-7843. 6、Makino,K.Ishii,K.Yasunaga,T.Hattori,M.Yokoyama,KYutsudo,C.H.Kubota,Y. Yamaichi,Y,工ida,T.Yamamoto,K.HondaT.Han,CG.Otsubo,E.Kasamatsu,M Hayashi,T.Kuhara,S.Shinagawa,H.1998DNAResearch5:1-9. 7。Matsushiro,A.,Sato,K.,Miyamoto,H.,Yamamura,T.,&Honda,T.1999J,Bacteriol.inpress. 8.McDaniel,T.K.,Jarvis,K.G.,Donnenberg,M.S。,&Kaper,J.B.1995Proc.Nat1.Acad Sci.USA.92:1664-1668. 9.Muhldorfer,1.,Hacker,E.R.,Keusch,G.T.,Achison,Tschape,H.Kane,A..V,Ritter, A.Olschlager,T,,&Donohue-RolfeA.19961nfect,andImmun、64(2):495-502. 10.Neely,M.N.,&Friedman,D.1.1998Mol.Microbiol.28(6):1255-1267. 11.O'Brien,A.D.,Chen,M,E.,Holmes,R.K.,Kaper,J&Levine,M.M.1984Lancet1:77-78. 12.0'Brien,A.D.,Newland,J.W.,Miller,S.F.Holmes,R.K.Smith,H、W.,&Formal,S. B.1984Science226:694-696, 13.Rietra,P.J.G.M.,Willshaw.G.A.,Smith.H.R,Field.A.M.,Scotland.S.M.,&Rowe。 B.1989J.Gen.Microbiol.135:2307-2318 14.Smith,H.W.,Green,P.,&Z.Parsell1983J.Gen.Microbio1.129:3121・3137. 15.Takeda,Y.,Okamoto,K.,&Miwatani,T.19791nfect.andImmun.23(1):178-180. 16.Walterspiel,J、K.,Ashkenagi,S.,Morrow,A。L.,&Cleary,T.G.19921nfection2025-29 17、Willshaw,G,A.,Smith,H.R.,Scotland.S.M.,&Rowe.B.1985J,Gen、Microbiol.131: 3047-3053. 18.Willshaw,G。A.,Smith,H.R.,Scotland,S.M.,&Rowe,B.1987J.Gen.Microbiol.133: 1309-1317. 19.Yee,,A.J、,DeGrandis,S.,&Gyles,C,L.19931nfect.andImmun.61(10):4510-4513. 20.Yoh,M.,Frimpong,E.K、,&Honda,T,1997FEMSImmun.Med.Microbiol.19:57-64. 21,飯. 島. 義 雄&本. 田. 22.遠. 藤. 弥 重 太1997蛋. 23.河. 井. 重 幸1997化. 24.厚. 生 省(班. 25.竹. 田. 多 恵 編1998第3回. 26.竹. 田. 美 文1998日. 27.竹. 田 美 文1996標. 28.渡. 辺. 武 司1997日 白 質 学. 本 臨 床55(3):136-140.. 核 酸. と 生 物35(4):297-298.. 長 竹 田 美 文)1997腸. 浩 雄1996看. 酵 素42(4):652-659.. 管 出 血 性 大 腸 菌 感 染 症 治 療 の 手 引 き.. 腸 管 出 血 性 大 腸 菌 感 染 症 シ ン ポ ジ ウ ム(東. 京).. 本 細 菌 学 雑 誌53(1):53-54. 準 微 生 物 学. 平 松. 護48(11):151.159.. 啓 一 、 山 西. 弘 一 編(第6版):180-185.医. 学 書 院..
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