Porphyromonas gingivalis のディープシーケンスと LuxS 変異体の比較トランスクリプトーム解析

Deep sequencing of Porphyromonas gingivalis and comparative transcriptome analysis of a LuxS mutant.

抄録

Porphyromonas gingivalisは、慢性および侵襲性の歯周病における主要な原因菌である。本菌は非糖化性嫌気性細菌であり、口腔内の様々な微小環境における混合種バイオフィルムの構成菌である。P. gingivalisは、様々な病原性因子を発現し、その制御を厳密に行っている。このような背景のもと、P. gingivalisは、口腔内の様々な環境において、様々な病原因子を発現し、その制御を行っている。本研究では、P. gingivalisのトランスクリプトームの定性的および定量的RNA-Seq解析について報告する。また、AI-2を介した細菌間情報伝達を欠損したP. gingivalisのΔluxS変異体のトランスクリプトームにもRNA-Seqを適用している。トランスクリプトーム解析により、854の仮説的タンパク質を含むATCC 33277株の予測されるすべてのORFの発現を確認し、これまで知られていなかった転写単位を同定することができた。また、11の低分子RNAと1つのコバラミンリボスイッチを含む12の非コードRNAが同定された。また、LuxS変異体では、57の遺伝子が異なる制御を受けていた。このことから、LuxSはP. gingivalisにおいてAI-2シグナル伝達系と非シグナル伝達系の双方に関与していることが示唆された。本研究は、P. gingivalisの病態生理に関する今後の研究にとって重要なデータセットを提供するとともに、この口腔病原体のLuxSレギュロンをさらに定義するものである。

Porphyromonas gingivalis is a major etiological agent in chronic and aggressive forms of periodontal disease. The organism is an asaccharolytic anaerobe and is a constituent of mixed species biofilms in a variety of microenvironments in the oral cavity. P. gingivalis expresses a range of virulence factors over which it exerts tight control. High-throughput sequencing technologies provide the opportunity to relate functional genomics to basic biology. In this study we report qualitative and quantitative RNA-Seq analysis of the transcriptome of P. gingivalis. We have also applied RNA-Seq to the transcriptome of a ΔluxS mutant of P. gingivalis deficient in AI-2-mediated bacterial communication. The transcriptome analysis confirmed the expression of all predicted ORFs for strain ATCC 33277, including 854 hypothetical proteins, and allowed the identification of hitherto unknown transcriptional units. Twelve non-coding RNAs were identified, including 11 small RNAs and one cobalamin riboswitch. Fifty-seven genes were differentially regulated in the LuxS mutant. Addition of exogenous synthetic 4,5-dihydroxy-2,3-pentanedione (DPD, AI-2 precursor) to the ΔluxS mutant culture complemented expression of a subset of genes, indicating that LuxS is involved in both AI-2 signaling and non-signaling dependent systems in P. gingivalis. This work provides an important dataset for future study of P. gingivalis pathophysiology and further defines the LuxS regulon in this oral pathogen.