COMPLEX ADAPTIVE TRAITS Newsletter DNA gyrase ENX GFLX LFLX CPFX CTX CPZ CAZ CEX CFIX Cell wall synthesis LVFX SM OFLX - KM NFLX AMK NA GM RFP NM TP AZM CP TC DOXY MINO Protein synthesis Vol. 5 No. S
表紙写真 : 進化実験によって得られたエノキサシン (ENX; DNA 複製阻害剤 ) 耐性株が 他の様々な抗生物質に対してどのように耐性 感受性を変化させたかを定量した一例 放射線軸が進化前の株に対する耐性能の対数比を示す 太い黒線で示した円は 進化前の株の耐性能を表し アルファベット ~ 文字 (CTX, CPZ など ) は抗生物質の略号を表している 各色の線が黒い円よりも外側にある場合は エノキサシン耐性を獲得することによって対応する抗生物質への耐性を獲得したことを表し 内側に入ったときは 逆に感受性を獲得したことを意味する ( 理化学研究所古澤力 )
Prediction of Antibiotic Resistance by Gene Expression Profiles Shingo Suzuki, Takaaki Horinouchi, Chikara Furusawa Nature Communications 5: 579 Published on 7th December, DOI:.3/ncomms79 Although many mutations contributing to antibiotic resistance have been identified, the relationship between the mutations and the related phenotypic changes responsible for the resistance has yet to be fully elucidated. To better characterize phenotype-genotype mapping for drug resistance, here we analyze phenotypic and genotypic changes of antibiotic resistant Escherichia coli strains obtained by laboratory evolution. We demonstrate that the resistances can be quantitatively predicted by the expression changes of a small number of genes. Several candidate mutations contributing to the resistances are identified, while phenotype-genotype mapping is suggested to be complex and includes various mutations that cause similar phenotypic changes. The integration of transcriptome and genome data enables us to extract essential phenotypic changes for drug resistances. http://www.nature.com/ncomms//7/ncomms79/full/ncomms79.html
バクテリアの抗生物質耐性を少数遺伝子の発現量から予測 ~ 少数遺伝子の発現量変化から高精度に抗生物質への耐性を予測 ~ 年 月 7 日独立行政法人理化学研究所プレス発表 http://www.riken.jp/pr/press//7_3/ 研究の概要 複数の抗生物質に耐性を持つ病原菌である 多剤耐性菌 の出現は 世界的な問題となっています 多剤耐性菌の出現を抑えるには 病原菌の進化がどのように起こるかを理解し 耐性獲得をコントロールする手法の開発が必要です しかし 病原菌の進化の過程は ゲノムや細胞の状態変化が複雑に絡み合ったものであり その全貌が理解されているとは言い難いのが現状です 研究チームは さまざまな抗生物質を添加した環境で大腸菌を長期に植え継いで培養することで 生体内で行われる抗生物質に対する耐性獲得の進化プロセスを生体外で再現できる実験システムを構築しました 実験では どの遺伝子に突然変異が起きるのか 発現量に変化が生じるのかを調べると同時に 各種薬剤に対する耐性の変化を詳細に解析しました その結果 つの抗生物質への耐性獲得が 他のある種の抗生物質に対する耐性獲得を引き起こす一方で 別の抗生物質に対しては 耐性の低下を引き起こすことが明らかになりました また 耐性を獲得した大腸菌では 獲得前の状態と比較して 数千の遺伝子で発現量が変化するものの どの抗生物質への耐性を獲得するのかは 数個の遺伝子の発現量によって高い精度で予測できることを 統計的解析によって示しました さらに 耐性株でゲノムに生じた突然変異を調べた結果 全く種類の異なる遺伝子の変異が 類似の機能を持つ遺伝子の発現量の変化を引き起こし それが抗生物質耐性の獲得につながっていることが示唆されました 開発した手法により どの遺伝子がどの抗生物質への耐性獲得に寄与しているかを定量的に解析することが可能となり 耐性獲得を抑制する手法の開発や新規抗生物質の開発への貢献が期待できます 研究の成果は 英国の科学雑誌 Nature Communications のオンライン版 ( 月 7 日付け : 日本時間 月 7 日 ) に掲載されます 研究の背景 抗生物質が効かない病原菌 ( 耐性菌 ) 特に複数の抗生物質への耐性を持つ多剤耐性菌の出現は 世界的な問題となっています 新しい抗生物質を開発しても 投与を続けることにより 多くの場合においてその抗生物質への耐性菌が出現し その効果が失われてしまいます 世界保健機関 (WHO) は こうした耐性菌の出現によって ありふれた感染症や軽度のけがで命を落としかねない ポスト抗生物質時代 が到来すると警告しています 抗生物質に耐性を持つ病原菌は 突然変異などによる状態変化と選択の繰り返しである いわゆるダーウィン進化の過程を経て出現すると考えられています 耐性菌の出現メカニズムを理解し 出現を抑制する手法を開発するためには 耐性菌へと進化する過程で何が起こっているかを明らかにすることが重要です しかし 耐性獲得の進化過程は ゲノム配列の変化に加え 細胞の状態変化といった多くの要素が絡み合う複雑な仕組みであるため 全貌が理解されているとはいえないのが現状です 研究手法と成果 病原菌が抗生物質に対する耐性をどうやって獲得したのか知りたい場合に 病院などで発見さ
セフェキシムへの耐性能 CFIX CFIX CFIX 3 CFIX 3 クロラムフェニコールへの耐性能 9 - - -3-5 - 3 5 7 CP CP CP 3 CP 9 7 5 3 9 3 時間 day 5 7 9 時間 day mg/l A B DNA 7 c 3
GFLX LFLX DNA gyrase Cell wall synthesis CTX CPZ CAZ CPFX CEX ENX CFIX LVFX SM シプロフロキサシンへの耐性能 - Parent ENX ENX ENX 3 ENX KM - NFLX (c) AMK GM NA NM RFP TP AZM CP MINO エノキサシンへの耐性能 TC DOXY Protein synthesis クロラムフェニコールへの耐性能 OFLX - - ネオマイシンへの耐性能 ENX (c) DNA CTX, CPZ
R=. R=.7 - - - - (c) (d) R=.7 R=. - - - - - - 7 acrb, ompf, cyoc, pps, tsx, oppa, fola, pntb 5
COMPLEX ADAPTIVE TRAITS Newsletter Vol. 5 No. S 発行 : 年 月 日発行者 : 新学術研究領域 複合適応形質進化の遺伝子基盤解明 ( 領域代表者長谷部光泰 ) 編集 :COMPLEX ADAPTIVE TRAITS Newsletter 編集委員会 ( 編集責任者深津武馬 ) 領域 URL:http://staff.aist.go.jp/t-fukatsu/SGJHome.html