Research Abstract
ミュータンス菌におけるう蝕病原性の進化：グリコシルヒドロゲナーゼファミリー70遺伝子の水平伝播
Evolution of Cariogenic Character in Streptococcus mutans: Horizontal Transmission of Glycosyl Hydrolase Family 70 Genes
2012年7月18日 Scientific Reports 2 : 518 doi: 10.1038/srep00518
スクロースから多糖類を産生する能力の獲得、すなわち[これに関わる酵素である]グルコシルトランスフェラーゼ（GTF）をコードするgtf遺伝子の獲得は、それによって口腔バイオフィルムがレンサ球菌によって形成されるようになったという点で、進化上重要なイベントである。レンサ球菌のGTFの起源やその獲得時期、またそのような変化が起きた順番を具体的に明らかにするために、我々は[GTFが属する]グリコシルヒドロゲナーゼファミリー70の酵素遺伝子の系統解析を行って、細菌間でのGTFの分布を調べた。その結果、レンサ球菌のGTFは、他のLactobacillusやLeuconostocなどの乳酸菌に由来することがわかった。このことから、レンサ球菌が発酵食品に含まれる乳酸菌と[口腔内で]遭遇したときに、トランスポゾンによるgtf遺伝子の水平伝播が起こったとする進化モデルを提唱する。その後，精製された砂糖の消費などによる二次選択圧によりゲノム内での遺伝子重複が起き[，その結果として現在のう蝕病原性を得るに到っ]たと考えられる。ミュータンス菌（Streptococcus mutans）のう蝕病原性の進化に関する我々の発見は、むし歯の歴史的ひろがりと人類学的要因との関係解明に、重要な示唆を与えるものである。
星野 倫範1, 藤原 卓1 & 川端 重忠2
- 長崎大学大学院 医歯薬学総合研究科
- 大阪大学大学院 歯学研究科
Acquisition of the ability to produce polysaccharides from sucrose, i.e. the gtf gene encoding glucosyltransferase (GTF), is the key evolutionary event enabling dental biofilm formation by streptococci. To clarify the ancestry of streptococcal GTFs, time of its occurrence, and order of specific events, we investigated the distribution of GTFs among bacteria by phylogenetic analysis of the glycosyl hydrolase family 70 enzymes. We found that streptococcal GTFs were derived from other lactic acid bacteria such as Lactobacillus and Leuconostoc, and propose the following evolutionary model: horizontal gene transfer via transposons occurred when streptococci encountered lactic acid bacteria contained in fermented food. Intra-genomic gene duplication occurred by a secondary selection pressure such as consumption of refined sugar. Our findings concerning this evolution in Streptococcus mutans provide an important background for studies of the relationship between the historical spread of dental caries and anthropological factors.
