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脊椎動物粘液はバイオフィルムの発達を刺激し、Flavobacterium columnareの鉄獲得遺伝子をアップレギュレーションする
Vertebrate mucus stimulates biofilm development and upregulates iron acquisition genes in Flavobacterium columnare.
PMID: 31709555 DOI: 10.1111/jfd.13103.
抄録
カラムナリス病は、多くの淡水魚種の生産全体に大きな損失をもたらしています。フラボバクテリウム・カラムナリス菌が病気を発症させるのに非常に効果的な方法の一つは、魚の皮膚やエラにバイオフィルムを形成することである。宿主因子と細菌細胞との相互作用をさらに調べるために、脊椎動物粘液がF.columbacterium columnareのバイオフィルム形成を促進する能力をアッセイした。異なる濃度のナマズ、ティラピア、ブタの粘液（5～60μg/ml）を投与すると、F.columnare分離株の間でバイオフィルムの成長が程度の差こそあれ増加した。これらのデータは、脊椎動物の粘液がF.columnareのバイオフィルムの発生にシグナル分子として作用することを示唆しているが、個々の分離株が異なる粘液画分に対してどのように反応してバイオフィルムを刺激するかには明らかな格差があることを示唆している。2つのgenomovar II分離株の鉄獲得遺伝子の発現を調べたところ，フェロキシダーゼ，TonB受容体，シデロフォア合成酵素遺伝子のいずれもF.columnareバイオフィルム中で有意に発現が上昇していた。また、シデロフォアアセチルトランスフェラーゼ遺伝子は、ジェノモバールII株の中の1株のみで有意に発現が増加していた。本研究は、F.columnareと脊椎動物粘液との相互作用についての理解を深め、プランクトン細胞の増殖やバイオフィルムへの移行に寄与している可能性が高いことを示している。
Columnaris disease is responsible for substantial losses throughout the production of many freshwater fish species. One of the ways in which the bacterium Flavobacterium columnare is so effective in initiating disease is through the formation of biofilms on fish skin and gills. To further explore the interaction between host factors and bacterial cells, we assayed the ability of vertebrate mucus to enhance F. columnare biofilm development. Different concentrations of catfish, tilapia and pig mucus (5-60 µg/ml) increased biofilm growth at varying degrees among F. columnare isolates. Our data suggest that vertebrate mucus acts as a signalling molecule for the development of F. columnare biofilms; however, there are clear disparities in how individual isolates respond to different mucus fractions to stimulate biofilms. The expression of iron acquisition genes among two genomovar II isolates showed that ferroxidase, TonB receptor and the siderophore synthetase gene were all significantly upregulated among F. columnare biofilms. Interestingly, the siderophore acetyltransferase gene was only shown to be significantly upregulated in one of the genomovar II isolates. This work provides insight into our understanding of the interaction between F. columnare and vertebrate mucus, which likely contributes to the growth of planktonic cells and the transition into biofilms.
© 2019 John Wiley & Sons Ltd.