[ODP4E] e. Intra- and Inter-cellular Signal Transduction

[ODP-073] Quorum-sennsing-mediated heterogeneity in Clostridium perfringens biofilm

○Tabushi Yoshihiko¹, Nozomu Obana^2,3, Nobuhiko Nomura^3,4 (¹Grad Sch. Life Environ. Sci., Tsukuba Univ., ²TRMC, Fac. Med., Tsukuba Univ., ³MiCS, Tsukuba Univ. Fac., ⁴Life Environ. Sci., Tsukuba Univ.)

ウェルシュ菌はガス壊疽や食中毒の原因菌であり，毒素生産をクオラムセンシング（QS）によって制御する。また本菌はバイオフィルム（BF）形成能を有しており，本菌の細胞外マトリクス（EPS）生産は25°C で上昇し，37°C と比較してBF形態を変化させる（Obana et al., 2014, J. Bacteriol.)。このBF形態変化は宿主内外環境の適応戦略と予想されるため，本菌の病原性発現にQSとBF形成は共に重要な役割を担うことが予想される。しかし，両者の関連には不明な点が多い。そこで我々は，BF形態変化に関与するEPS生産遺伝子群（sipWオペロン）のプロモーターレポーター株を用いて，両者の関連性を1細胞レベルで解析した。野生株では，sipWプロモーター（P_sipW）は二峰性の不均一な発現分布を示し，P_sipW-ON細胞数は温度の上昇に伴い減少する（Obana et al., 2020, NPJ Biofilms Microbiomes.)。一方で，QSシグナル生産遺伝子agrBDの欠損株は，温度に関わらずP_sipWが全菌で発現する均一な分布を示し，温度によるBF形態変化能が失われた。さらに，QSシグナルの外部添加及び野生株との共培養によって，agrBD欠損株のP_sipW二峰性発現は回復した。これらの結果から，QSシグナルの細胞間伝達がsipWオペロンの二峰性発現を制御し，EPS生産の不均一性とBFの形態変化を調節することが示唆された。また，本菌のQSシグナルによる毒素遺伝子発現制御には，VirR/VirS二成分制御系が関与することが知られている。しかし，virRS欠損株のP_sipW発現は二峰性を保っていた。つまりQSシグナルは，VirR/VirS二成分制御系を介さない新規経路を介して，sipWオペロンの発現の不均一性を制御することが示唆された。