ファージのテールスパイクのモジュール性と水平遺伝子導入により、大腸菌 O に対する特異性が明らかになる

Virology Journal volume 20、記事番号: 174 (2023) この記事を引用

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メトリクスの詳細

バクテリオファージとその宿主との間の相互作用は複雑であり、非常に特異的です。 尾部繊維や尾部スパイクなどのファージの受容体結合タンパク質 (RBP) が感染プロセスを開始します。 これらの RBP は、グラム陰性菌の外側リポ多糖層の血清群特異的な糖ベースの成分である O 抗原を含む、さまざまな外膜構造に結合します。 最も毒性の強い大腸菌株の中には、O 抗原血清群のサブセットが優勢な志賀毒素産生大腸菌 (STEC) 病型があります。

RBP進化の主な推進力としての水平遺伝子伝播の原理に基づいて、広範な系統解析および構造解析を使用して、ファージRBPサブタイプとSTEC O抗原血清群の間の特異性相関を特定および検証しました。

私たちは、最も一般的な STEC 血清群 9 つのうち 7 つ（O26、O45、O103、O104、O111、O145、および O157）と、さらに 7 つの大腸菌血清群（O2、O8、O16、O18、4s/ O22、O77、O78）。 8 つのファージ属 (Gamaleya ウイルス、Justusliebig ウイルス、Kaguna ウイルス、Kayfuna ウイルス、Kutter ウイルス、Lederberg ウイルス、Nouzilly ウイルス、およびウエタケウイルス) が、血清型特異的な RBP の割合が高いために出現しました。 さらに、我々は、溶解性ファージ間の組換えホットスポットとして機能する可能性がある、RBP 領域の配列モチーフを明らかにしました。

この結果は、ファージ RBP のモザイク現象のより良い理解に貢献するだけでなく、現在および将来の新たな血清群に対する新しい RBP サブタイプを同定および検証する方法も実証します。

バクテリオファージ (またはファージ) は、細菌に感染するウイルスです。 ファージと宿主の関係は特異的かつ複雑です。 尾部繊維や尾部スパイクなどのファージの受容体結合タンパク質 (RBP) は、宿主と相互作用する最初のファージタンパク質であり、感染プロセスを開始します。 これらのタンパク質は、莢膜多糖類 (CPS) [32、57] またはリポ多糖類 (LPS) [21]、(リポ)テイコ酸、外膜タンパク質、鞭毛、または線毛 [54] などの細菌の外細胞壁構造に特異的に結合できます。 尾部繊維は一般に繊維状の形状をとり、受容体に結合する遠位ドメインを含みますが、尾部スパイクは通常より短く、結合時に受容体も分解する酵素ドメインを含みます[12]。 このような酵素活性の存在に関する入手可能な情報が一貫していないため、この研究では包括的な用語 RBP を使用します。 ほとんどのファージは 1 つまたは 2 つの RBP をコードしますが、一部の多価ファージは複数の RBP を発現し、分岐 RBP 構造を形成します。 これらの RBP はそれぞれ異なる受容体を認識し、ファージが複数の宿主に感染できるようにします [17、31、41、45、53]。

大腸菌に感染する多数のファージは、O 抗原と呼ばれる LPS の外層を標的とする RBP をコードします。 この病原性因子が大腸菌の外細胞壁に存在する場合、その構造はスムーズ LPS と呼ばれます。 現在、スムース大腸菌株では、176 の異なる構造を持つ O 抗原血清群の多様性が高いことが報告されています [37]。 最も病原性の高い大腸菌株の 1 つに志賀毒素産生大腸菌 (STEC) 病型があり、世界中の胃腸疾患の主な原因の 1 つとなっています。 この病型に関連する特定の O 抗原の有病率は、地理的場所だけでなく時間によっても異なります。 STEC の重要性は、2015 年に国連食糧農業機関 (FAO) と世界保健機関 (WHO) によって認識されました。 血清型 O157 は米国で最も普及している血清型ですが、非 O157 血清型の割合は増加し続けています。 2020年、ヨーロッパでは、血清型O157を持つ症例よりも血清型O26を持つSTEC症例の方が多く報告されました[13]。 さらに、2011 年にドイツで発生した O104 血清型 STEC の発生のように、新たに出現した血清型による単独の STEC 発生が発生する可能性があります [28]。 ヒトの病気に関連する他の重要な非 O157 血清群には、O45、O91、O103、O104、O111、O145、O146 が含まれ、米国と欧州では有病率が異なります [15、16]。