抗生物質耐性菌のその獲得メカニズムを解明

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要約

ストレプトマイシン発見以来60年間不明であった低レベルストレプトマイシン耐性変異を同定する事に成功した。この低レベル耐性変異はrsmG遺伝子に生じたものであり、かつ本遺伝子は16S rRNAの527位のGをメチル化する酵素をコードしている事を明らかにした。本成果は結核治療に関しても画期的な知見を提供するものとなった。

• キーワード:抗生物質耐性、ストレプトマイシン、リボゾームRNA、メチル化酵素、Mycobacterium
• 担当:食総研・食品バイオテクノロジー研究領域・生物機能解析ユニット
• 連絡先:電話029-838-8125
• 区分:食品試験研究
• 分類:研究・参考

背景・ねらい

ストレプトマイシンは現在でも結核治療に使用される重要医薬であるが、AIDSの蔓延以来、結核による死亡者数は世界で年間200万人を数える。結核治療においてはその治療期間の長さのためもあって、抗生物質耐性菌の出現がとりわけ重大な問題となってきた。ストレプトマイシンはワックスマンによる発見以来、既に60年を経ているが、高レベルストレプトマイシン耐性変異(リボゾーム蛋白質S12またはリボゾームRNAに生じている)の実体は当初から明らかにされていたにもかかわらず、低レベルストレプトマイシン耐性変異の実体は60年間不明のままにされてきた。すなわち、低レベル耐性の実体解明は、リボゾーム学のみならず、結核治療にも極めて有用な知見となり得る。

成果の内容・特徴

• 新しい変異探索技術CGS法(Comparative Genome Sequencing)を利用して、低レベルストレプトマイシン耐性変異の同定に成功した(図1)。
• この耐性変異はrsmG遺伝子に生じたものであり、RsmG蛋白質は16S rRNAの530ループ領域に属する527位のGをメチル化(m⁷G)する酵素である事を明らかにした(図2)。
• 放線菌にrsmG変異が生じ16S rRNA中のm⁷G修飾が消失すると、低レベルストレプトマイシン耐性を獲得すると共に潜在能力が活性化され、抗生物質生産能が著しく活性化される(図3)。
• 結核菌Mycobacterium tuberculosisにrsmG変異が生じると、低レベルストレプトマイシン耐性を獲得するのみならず、高レベル耐性への移行頻度が2000倍以上に上昇する(臨床における重大性)。
• 結核菌の臨床株100株以上を分析したところ、実に33%もの高頻度でrsmG変異が検出された(臨床における重大性)。

成果の活用面・留意点

応用微生物学においては、リボゾーム攻撃性の薬剤を活用してリボゾームを改変する事により好ましい形質を増強して、物質生産等に利用することが出来る(リ ボゾーム工学の本来の目的)。一方、病原菌においては、逆に薬剤耐性の獲得をいかにして避けうるかが重要課題となる。今回の我々の成果は、臨床抗生物質ス トレプトマイシンの耐性メカニズムのひとつを明かにしたものであり、結核治療およびその対処薬剤を開発するにおいて重要な知見となり得る。

具体的データ

その他

• 研究課題名:バイオテクノロジーを利用した新食品素材の生産技術の開発及び生物機能の解明・利用
• 課題ID:313-e
• 予算区分:交付
• 研究期間:2004～2006年度
• 研究担当者:越智幸三(農研機構・食総研)、岡本晋(農研機構・食総研)、西村賢治(食総研、静岡大)、
  鈴木定彦(北大)、田丸亜貴(大阪市衛研)、中島千恵(北大)、田中幸徳(食総研、静岡大)、
  徳山真治(静岡大)
• 発表論文等:S. Okamoto, et al. (2007) Mol. Microbiol. 63 (4):1096-1106