Identification of organic matter utilized by pathogenic or drug resistant Escherichia coli in environmental water and control of their growth through organic matter control

环境水中致病性或耐药性大肠杆菌利用的有机物的鉴定，并通过有机物控制来控制其生长

• 批准号: 22KJ1115
• 负责人: 上原 悠太郎
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1115/
• 关键词: ノンターゲット分析; 精密質量分析; 微生物再増殖; 都市河川; 水道水; 大腸菌; 緑膿菌; LC-MS

滅菌処理を施した都市河川水中で大腸菌を植種培養した結果、実験を行った全ての都市河川水において、無機培地内で培養した場合と比較し有意な増殖が確認された。このことから大腸菌が都市河川水中の溶存有機物を基質として利用し増殖していることが示された。培養後の河川水試料は減圧蒸留による濃縮処理を施した後、高速液体クロマトグラフ-高分解能精密質量分析計(LC-MS)による溶存有機物のノンターゲット分析を行った。大腸菌を植種した河川水としていない河川水のマススペクトルを比較し、植種した系で検出強度が低下した成分を基質候補としてスクリーニングした。基質候補の多くは単一の地点でのみ検出されたことから環境下において大腸菌は特定の有機物に限らず利用可能な有機物を様々に利用している可能性がある。基質候補に対して、MS/MS分析による構造推定を行った結果、C10H20O3は3-ヒドロキシデカン酸と推定され、純品との比較により同定がなされた。この物質は大腸菌の基質とは報告されていないが、唯一の炭素源として与えた結果増殖が確認され基質であることが認められた。定量分析の結果、この物質は都市河川水中に6.7μg/L溶存し, この内1.1μg/Lが大腸菌増殖に利用されたことが分かった。本年度の研究においては１物質のみしか特定、定量を行うことができなかった。しかし、環境水中にマイクログラム程度でしか存在しない未知物質に対しても分析が行えることは今度環境水中における細菌の増殖実態を解明するうえで極めて強力な分析ツールになるといえる。これに加えて、本年度は水道水と緑膿菌を対象として同様の手法により基質のスクリーニングを試みた。基質候補を幾つか検出できたことから、来年度以降に水道水中での細菌の再増殖実態の解明に切り込める見込みである。

在无菌城市河水中接种和培养大肠杆菌的结果是，与在无机培养基中培养时相比，在所有测试的城市河水中都证实了大肠杆菌的显着生长。这表明大肠杆菌利用城市河水中溶解的有机物作为增殖底物。培养后的河水样品通过真空蒸馏浓缩，然后采用高效液相色谱-高分辨率精密质谱（LC-MS）对溶解有机物进行非靶向分析。比较接种和未接种大肠杆菌的河水的质谱，筛选接种系统中检测强度下降的组分作为底物候选。由于许多候选底物仅在单个位置检测到，因此大肠杆菌可能利用环境中的各种可用有机物，而不仅仅是特定有机物。通过对候选底物进行MS/MS分析进行结构推定，结果推定C10H20O3为3-羟基癸酸，通过与纯品的比较进行鉴定。虽然该物质尚未被报道为大肠杆菌的底物，但当将其作为唯一碳源时，确认了生长并确认其为底物。定量分析显示，该物质在城市河水中的溶解量为6.7μg/L，其中1.1μg/L用于大肠杆菌生长。在今年的研究中，我们只能识别和量化一种物质。然而，分析环境水中仅微克水平的未知物质的能力将成为阐明环境水中细菌生长实际状态的极其强大的分析工具。此外，今年我们尝试使用类似的方法筛选自来水和铜绿假单胞菌的底物。由于我们能够检测到几种候选底物，我们希望能够从明年开始揭示自来水中细菌再生的实际状态。

项目成果

non-target screening of DOM used for bacterial growth in tap water and verification of bacterial growth controlling through DOM control

用于自来水中细菌生长的 DOM 的非目标筛选以及通过 DOM 控制来控制细菌生长的验证

• 发表时间: 2022
• 作者: Y Uehara;I Kasuga;H Furumai and F Kurisu;Uehara Yutaro
• 通讯作者: Uehara Yutaro

What supports Escherichia coli growth in urban river? : non-targeted screening and quantification by high resolution LC/MS

是什么支持大肠杆菌在城市河流中生长？

• 发表时间: 2023
• 作者: Uehara Y;Kasuga I;Furumai H and Kurisu F
• 通讯作者: Furumai H and Kurisu F

Comparison of different pretreatment methods for non-targeted LC/MS analysis of dissolved organic matter in river water

河水中溶解有机物非靶向LC/MS分析不同预处理方法的比较

• 发表时间: 2023
• 作者: Y Uehara;I Kasuga;H Furumai and F Kurisu
• 通讯作者: H Furumai and F Kurisu

河川水中に溶存する大腸菌増殖基質の高分解能LC/MSを用いたスクリーニング

使用高分辨率 LC/MS 筛选溶解在河水中的大肠杆菌生长底物

• 发表时间: 2022
• 作者: Y Uehara;I Kasuga;H Furumai and F Kurisu;Uehara Yutaro;上原悠太郎，春日郁朗，古米弘明，栗栖太
• 通讯作者: 上原悠太郎，春日郁朗，古米弘明，栗栖太