コロニー化特性の異なるウシ滋賀毒素産生菌（STEC）株の代謝形質

Metabolic Traits of Bovine Shiga Toxin-Producing (STEC) Strains with Different Colonization Properties.

• Stefanie A Barth
• Michael Weber
• Katharina Schaufler
• Christian Berens
• Lutz Geue
• Christian Menge

抄録

牛は腸管内に Shiga toxin-producing (STEC) を保有しており、それによってこれらの微生物に生態学的ニッチを提供しているが、このコロニー化は臨床症状には結びつかない。先行研究では、牛のSTEC分離株の遺伝子型の特徴付けにより、牛を持続的にコロニー化する能力（STEC）と散発的にコロニー化する能力（STEC）は、コアゲノムよりもむしろ付属物の全体的な構成と密接に関連していることが明らかにされました。しかし、コロニー化のパターンは、古典的な病原性遺伝子の保有と明確に結びつくことはできなかった。そこで本研究では、菌株のコロニー化パターンに特定の表現型の形質の存在が影響しているかどうか、また、それらが特徴的な遺伝的特徴に結びついているかどうかを評価することを目的とした。STEC 株は低温で培養した場合、STEC 株よりも有意に多くのバイオフィルムを産生した。コロニー化タイプと有意な関連を示した主要基質は，グリオキシル酸とL-ラムノースであり，STECでは利用されていたが，一部のSTECでは利用されていなかったり，利用されていなかったりした．また、それぞれのオペロンとオペロンのゲノム配列には、特にSTECにおける取り込みおよび/または制御遺伝子の変異やフレームシフトが含まれていた。これらの知見は、STECが環境下での生存を利用した特徴を保存していることを示唆している。一方、牛の貯水池での持続的なコロニー化表現型の獲得は、基礎となる遺伝経路における代謝特性とゲノム変異の喪失を伴っていた。

Cattle harbor Shiga toxin-producing (STEC) in their intestinal tract, thereby providing these microorganisms with an ecological niche, but without this colonization leading to any clinical signs. In a preceding study, genotypic characterization of bovine STEC isolates unveiled that their ability to colonize cattle persistently (STEC) or only sporadically (STEC) is more closely associated with the overall composition of the accessory rather than the core genome. However, the colonization pattern could not be unequivocally linked to the possession of classical virulence genes. This study aimed at assessing, therefore, if the presence of certain phenotypic traits in the strains determines their colonization pattern and if these can be traced back to distinctive genetic features. STEC strains produced significantly more biofilm than STEC when incubated at lower temperatures. Key substrates, the metabolism of which showed a significant association with colonization type, were glyoxylic acid and L-rhamnose, which were utilized by STEC, but not or only by some STEC. Genomic sequences of the respective and operons contained mutations and frameshifts in uptake and/or regulatory genes, particularly in STEC. These findings suggest that STEC conserved features leveraging survival in the environment, whereas the acquisition of a persistent colonization phenotype in the cattle reservoir was accompanied by the loss of metabolic properties and genomic mutations in the underlying genetic pathways.