JP2654890B2 - 乳酸菌の簡易同定方法およびこの同定方法に使用する同定キット - Google Patents

乳酸菌の簡易同定方法およびこの同定方法に使用する同定キット

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、乳酸菌、特にラクトバ
シラス属に属する細菌の同定法およびこの同定に使用す
るキットに関する。
【0002】
【従来の技術】発酵乳製品の製造に伝統的に用いられて
いる乳酸菌、例えばラクトバシラス属菌株の同定は、一
般に、糖の資化性、生育温度などの生理学的性状を調べ
ることにより行われている。しかし、これらの試験は迅
速性および客観性に欠け恣意的な判断に基づく分類・同
定におちいりやすい欠陥がみられる。
【0003】一方、近年、分子生物学の発展に伴い、細
菌の分類同定のためにDNA/DNAホモロジー手法の
導入による新しい分類体系が確立された。そしてこの手
法を用いると、従来の性状試験では正確に同定できない
場合でも正確に同定できるようになってきた。その結
果、一般性状は同一ながら、このDNAの相同性分析に
より、異なる菌種であると判断される菌株が存在するこ
とが判明した。例えば、ラクトバシラスに属するラクト
バシラス・アシドフィラス(Lactobacillu
acidophilus)は従来までの分類学上で
は、一般性状は同一であるが、このDNAの相同性から
6つのホモロジーグループに分けられることが判明して
いる(E.Lauer et.al.,Int.Ab
t.Orig.C1,150−168,1980)。こ
のホモロジーグループはA1A2A3A4B1B2の6
グループとして分類されている。A1グループにはL.
acidophilusの名を残したが、B1グルー
プは新菌種ラクトバシラス・ガセリ(Lactobac
illus gasseri)として認められている
(E.Lauer et.al.,Int.Abt.O
rig.C1,75−78.1980)。さらに最近、
以前から記載のあった菌種ラクトバシラス・クリスパタ
(Lactobacillus crispatu
s)がホモロジーグループA2と同一の菌種であること
が示された(E.P.Cato,et.al.,J.S
yst.Bact.,vol.33,426−428,
1983)。A3、A4、B2の各ホモロジーグループ
については菌種名は付与されていない。
【0004】このように、従来単一菌種とされてきたラ
クトバシラス・アシドフィラスは多様な菌種の混合であ
ることが明らかとなった。現在のところ、これらのホモ
ロジーグループの鑑別にはDNAの相同性の測定が必要
である。しかし、この手法には、操作が煩雑であること
など幾つかの問題が指摘されている。これらの点を解決
するために、特異プローブを用いたハイブリダイゼーシ
ョン法(特開昭61−44000号公報および特開昭6
1−110299号公報)、マイクロプレートを用いて
染色体DNAの相同性を簡便に測定し同定する方法(特
開平1−196300号公報)などが知られている。特
異プローブは特定菌群の検出には有用であるが、日常の
同定作業に用いるためには多数の特異プローブを準備
し、それぞれとハイブリダイゼーションする必要がある
ため利便性に乏しい。一方、マイクロプレートを用いた
方法は一度同定用のマイクロプレートを準備すれば簡便
に同定を行うことができるが、そのためには該当菌種す
べての染色体DNAを準備しなければならない困難があ
った
【0005】さらに、微生物の分類指標としてリボゾー
マルRNA(rRNA)およびその遺伝子(rDNA)
を用いる方法が次第に利用されつつある(Nuclei
cAcid Techiniques in Bact
erial Systematics,John Wi
ley & SONS,England,1991)。
これは、16SリボゾーマルRNA遺伝子が全生物に普
遍的に存在し、かつ指標となりうるだけの多様性を有し
ていることに因っている。rRNAまたはrDNAの同
定への利用方法としては、その塩基配列を決定し、これ
を比較したり、ある分類群に特異的な配列をDNAプロ
ーブとして用いることが一般に行われている。また、r
DNAの制限酵素切断後の電気泳動パターンを同定に利
用しようとする研究が行われており(Ann.Ins
t.Pasteur Microbiol.137B:
165−175)、いくつかの分類群についてはその有
用性が認められている。また特表昭58−501496
号公報には、rDNAを用い、ハイブリダイゼーション
プローブとの選択的な結合を利用し、真核生物に共生す
る原核生物の検出を行う方法が開示されている。制限酵
素切断rDNAの電気泳動パターンによる同定法は、簡
便性および同定精度など他の方法に比較して優れている
が、ラクトバシラス属に属する細菌の同定法としては未
だ検討されていない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な従来法およびハイブリダイゼーション法の欠点を克服
すべく検討したところ、ハイブリダイゼーション法と同
程度に簡便かつ正確であり、かつハイブリダイゼーショ
ン法が本質的に必要とする対照試料を必要としない同定
方法及びこの同定方法に使用するラクトバシラス属同定
キットを提供することを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、ラクトバシラ
ス・アシドフィラス等の特定の乳酸菌に属すると思われ
る細菌のリボゾーマルRNA遺伝子(rDNA)を特定
の制限酵素で切断することによって産生されるDNA断
片の長さを解析・比較することよりなる乳酸菌の簡易同
定方法に関する。
【0008】より詳しくは、本発明の方法は、まず、ラ
クトバシラス・アシドフィラス、ラクトバシラス・クリ
スパタス、ラクトバシラス・ガセリおよびその類縁菌種
に含まれると判断される被検菌より染色体DNAを抽出
する。この抽出は、従来行われている染色体DNAの抽
出法、例えば、菌体を緩衝液に懸濁し、N−アセチルム
ラミディスSGなどの溶菌酵素を作用させて溶菌し、フ
ェノール処理、エタノール沈澱をくり返し、得られる沈
澱を水に溶解することによって、染色体DNA溶液を得
ることができる。この染色体DNAを直接、制限酵素
infIおよびDraIにより切断し、アガロースゲル
電気泳動にかけ、放射性同位元素または非放射性標識体
により標識した16SrDNAをプローブとしたサザン
・ハイブリダイゼーション法により切断断片を同定す
る。あるいは、抽出した染色体DNAから酵素的遺伝子
増幅法によって16SrDNAを特異的に増幅し、これ
を制限酵素HinflおよびDraIにより切断し、ア
ガロースゲル電気泳動にかける。すなわち、制限酵素
infIおよびDraIをそれぞれ単独に使用して制限
酵素Hinfによる断片及びDraIによる断片を得
て、これをアガロースゲル電気泳動にかける。これらの
方法により得られる切断DNA断片の長さを標準株のも
のと比較し、標準株と一致する泳動パターンを示す被検
菌は標準株同一菌種に含まれるものとする同定方法であ
る。本発明に使用する制限酵素は、乳酸菌のrDNAを
特異的に切断し、電気泳動時に菌種特有のパターンを呈
するもの使用できる。このような点で、制限酵素Hi
fIおよびDraIはラクトバシラス・アシドフィラ
ス、ラクトバシラス・クリスパタス、ラクトバシラス・
ガセリおよびその類縁菌種のrDNAを切断するに最適
の制限酵素として選択される。
【0009】さらに、本発明は、このような乳酸菌の同
定に使用する同定用キットに関する。本発明の同定用キ
ットは、被検菌体からDNAを抽出する試薬、乳酸
菌のリボゾーマルRNA遺伝子を特異的に増幅するため
の試薬、制限酵素HinfI、DraIと反応用試薬
及び対照試料として標準菌株の切断DNAまたはそれ
に関する資料よりなる。の試薬としては溶菌に必要な
酵素溶液および界面活性剤、さらに染色体DNAの精製
に必要なフェノール、エタノールなどが含まれる。に
は、酵素的遺伝子増幅法に必要な耐熱性DNA合成酵
素、緩衝液、基質以外に16Sリボゾーマル遺伝子に特
異的なプライマー2種類が含まれる。には制限酵素お
よび反応用緩衝液が含まれる。の試薬としては、同定
作業の最終段階で行う電気泳動時に被検試料と並行して
電気泳動を行うことによって比較・確認し得る標準菌株
の切断DNA断片、あるいは一般的に入手可能なDNA
サイズマーカーと標準菌株の切断DNA断片の関係を示
した図などが含まれる。
【0010】本発明は、従来の乳酸菌の各種同定方法に
比べて以下のような長所を有している。すなわち、 同定のための指標としてDNA断片の長さという絶対
値を用いているため、他の同定方法では必要とされる標
準サンプルを必要としない。これにより、被検菌のみを
用いて同定操作を用い、同定を確実に実施することがで
きる。 本法は、一般に広く行われている実験操作の組合せに
より実施可能なため、高度な技術、訓練、設備などを必
要とせず、時間的にも経済的にも負担が少ない。 本法は、1つの被検菌について実施する場合と、複数
株について実施する場合に要する労力・時間に大差がな
く、多数の被検菌の同定を行うのに適している。上記の
ような長所を有していることから、本発明の方法は迅速
かつ確実にラクトバシラス・アシドフィラス、ラクトバ
シラス・クリスパタス、ラクトバシラス・ガセリおよび
その類縁菌種を同定し得る経済的に有利な方法である。
【0011】以下に実施例を示し、本発明を詳細に説明
する。
【実施例1】本実施例においては、標準菌株のrDNA
の制限酵素切断後の電気泳動によるホモロジーグループ
の確認例を示す。試験方法 本実施例に使用したラクトバシラス・アシドフィラス、
ラクトバシラス・クリスパタス、ラクトバシラス・ガセ
リおよびその類縁菌種でありホモロジーグループが判明
している6グループ10菌株を表1に示す。これらの標
準株は全て、ATCCから入手することが可能である。
この菌株を8mlのMRSブロス(Difco Lab
oratories)にて37℃で16時間培養した。
得られた菌体をSTM緩衝液(50mMトリス−マレイ
ン酸pH6.5.1Mサッカロース)により2回洗浄し
た後、同緩衝液5mlに懸濁した。これにN−アセチル
ムラミデイス−SG(生化学工業)(10mg/ml)
100μl加え、37℃で15〜30分反応させた。−
80℃にて凍結後、20%SDSを250μl加え、6
0℃に10分間保ち溶菌した。フェノール処理後、2倍
容のエタノールを加え、遠心分離により染色体DNAを
回収し2mlの滅菌水に溶解した。RNアーゼ−A(S
igma)を50μg/ml加え、37℃で30分反応
させた。再度フェノール処理、エタノール沈澱を行い、
100μlの滅菌水に溶解したものを染色体DNA溶液
とした。
【表1】
【0012】調製した染色体DNAをテンプレートと
し、2つのユニバーサル・プライマー(5−AGAGT
TTGATCCTGGCTCAG−3’および 5’−
AAGGAGGTGATCCAGCCGCA−3’)を
用いてPCR(Polymerase Chain R
eaction)反応を行った。反応は2.5ユニット
のTaqDNAポリメラーゼ(AmpliTaq DN
A PolymeraseとしてPERKIN ELM
ER CETUS社より販売)、50mM塩化カリウ
ム、10mMトリス−塩酸(pH8.3)、1.5mM
塩化マグネシウム、それぞれ0.2μgのユニバーサル
・プライマー、200μMのdATP、200μMのd
CTP、200μMのdGTPおよび200μMのdT
TPを含む全量100μl反応液で、94℃−1分間、
62℃−2分間、72℃−3分間、36サイクルの条件
で行い、16SrRNA遺伝子内の約1.5Kb断片を
増幅した。
【0013】得られたDNA溶液をクロロフオルム処理
し、エタノールにより沈澱させた。これらのDNA断片
約2μgを制限酵素HinfIまたはDraI5ユニッ
トとともにそれぞれの至適pHおよび塩濃度下で37℃
にて1時間反応させた。これらの反応液をHinfI反
応液は5%、DraI反応液は3%のアガロースゲル電
気泳動に供した。DNAの染色は1μg/mlのエチジ
ウムブロマイド溶液により行った。
【0014】実験結果 上記の手順を経て得られた結果を図1、図2及び表2に
示す。図1及び図2の電気泳動パターンにより各ホモロ
ジーグループを同定することができた。HinfI切断
断片についてはホモロジー・グループA1には約335
塩基対、A4には約223塩基対の特異的な断片が生成
され、それぞれこれをもって同定することができる。ま
たホモロジー・グループA2とA3、B1とB2は同様
のパターンを示し識別することができない。一方、制限
酵素DraIではホモロジー・グループA1、A2、A
4、B2について切断断片が生成されないのに対し、A
3とB1では同じ切断断片が生成される。このため、
infI切断断片では識別できないホモロジー・グルー
プA2とA3、B1とB2がDraI切断断片を用いる
ことにより識別できる。したがって、HinfI切断断
片とDraI切断断片の2つを同定のための指標として
用いれば、6ホモロジー・グループ全てが同定可能とな
る。
【表2】
【0015】
【参考例】実施例1と同様に制限酵素AccII、Hh
I、HpaIIを用いて、標準菌株のrDNAの制限
酵素切断後、アクリルアミドゲル電気泳動を行い生成す
る断片の長さを測定した。測定結果を表3、表4に示し
た。実施例1に示した制限酵素断片と異なる電気泳動パ
ターンがえられた。実施例1に示したDraIとAcc
IIの組み合わせでは、ホモロジー・グループA2、A
3、B1、B2の同定はできたが、A1とA4の区別が
できなかった。またAccII、DraI、HhaIの
組み合わせ、もしくはAccII、DraI、Hpa
Iの組み合わせでも、ホロモジー・グループA1とA4
の区別ができなかった。6ホモロジー・グループの同定
に最適の組み合わせは制限酵素HinfIとDraIの
組み合わせであることが確認できた。
【表3】
【表4】
【0016】
【実施例2】本実施例においては、人糞便より分離さ
れ、従来方法でラクトバシラス・アシドフィラスと同定
された乳酸菌を、本発明の方法によってホモロジーグル
ープ同定を行った実例を示す。表5、表6、表7及び表
8に示した性状を示す成人糞便由来菌株37株を用い、
実施例1と同様に操作を行いrDNAの制限酵素切断片
を調製し、アガロースゲル電気泳動を行った。37株の
分類を表9に示した。37株中、ラクトバシラス.アシ
ドフィラス類縁菌種として同定されたものは32株であ
り、5株はラクトバシラス・アシドフィラス類縁菌種以
外に属するものと判定された。また32株中ラクトバシ
ラス・ガセリが25株(78%)と最も多く、ラクトバ
シラス.アシドフィラス2株、ラクトバシラス・クリス
パタス1株、ホモロジーグループA3は3株、ホモロジ
ーグループB2はなしとなった。以上の結果から従来人
腸内菌叢に常在する乳酸桿菌のうち、ラクトバシラス・
アシドフィラス類縁菌種とされていた菌株の多くは、ラ
クトバシラス・ガセリであることが判明した。
【表5】
【表6】
【表7】
【表8】
【表9】 また従来の性状は表10のように分類することができ
た。
【表10】
【0017】
【実施例3】16SrDNAを特異的に増幅する方法に
よるラクトバシラス・アシドフィラス、ラクトバシラス
・クリスパタス、ラクトバシラス・ガセリおよびその類
縁菌種の同定用キットは下記ないしの成分(10検
体分)より構成される。 菌体からDNAを抽出する試薬 酵素反応緩衝液〔トリス−マレイン酸緩衝液、pH6.5,1Mサッカロース ) 40ml 溶菌酵素溶液〔N−アセチルムラミデイスSG〕 200μl フェノール混液 5ml 〔フェノール:クロロフォルム:イソアミルアルコール=25:24:1〕 エタノール 10ml 70%エタノール 5ml 洗浄液〔0.1xSSC(SSC:0.15M NaCl,0.015Mクエ ン酸三ナトリウム溶液)〕 2.5ml 16SrDNAを特異的に増幅するための試薬 16SrDNAを切断するための試薬 制限酵素HinfI(5 Unit/μl) 10μl 10×HinfI反応緩衝液〔50mM Tris−HCl,pH 7.5, 10mM MgCl ,1mM DTT,100mM NaCl〕 20μl 制限酵素DraI(5 Unit/μl) 10μl 10×DraI反応緩衝液〔10mM Tris−HCI,pH 7.5,1 0mM MgCl ,1mM DTT,50mM NaCl] 20μl
【0018】 標準サンプル 標準サンプルは実施例1に示した標準菌株から調製し
た。
【0019】
【発明の効果】本発明の実施により、 乳酸菌、特にラ
クトバシラス属の正確な同定が可能となる。また、同定
用の分析キットが提供される。本発明によると、標準サ
ンプルを必要とせず、高度の技術訓練、設備を必要とせ
ず、多数の被検菌の同定を短時間のうちに行うことがで
きる。
【0020】
【配列表】
配列番号:1 配列の長さ:20 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成DNA 配列 AGAGTTTGAT CCTGGCTCAG 20 配列番号:2 配列の長さ:20 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成DNA 配列 AAGGAGGTGA TCCAGCCGCA 20
【図面の簡単な説明】
【図1】制限酵素HinfIにより切断したrDNAの
アガロース電気泳動パターンを示す。図中それぞれの番
号は、制限酵素処理された次の乳酸菌を示す。
【符号の説明】
1 ATCC 4356 (A1) 2 ATCC 4355 (A1) 3 ATCC 33820 (A2) 4 ATCC 33197 (A2) 5 ATCC 33198 (A3) 6 ATCC 33199 (A4) 7 ATCC 33323 (B1) 8 ATCC 4963 (B1) 9 ATCC 332 (B2) 10 ATCC 33200 (B2)
【図2】制限酵素DraIにより切断したrDNAのア
ガロース電気泳動パターンを示す。図中それぞれの番号
は、制限酵素処理された次の乳酸菌を示す。
【符号の説明】
1 ATCC 4356 (A1) 2 ATCC 4355 (A1) 3 ATCC 33820 (A2) 4 ATCC 33197 (A2) 5 ATCC 33198 (A3) 6 ATCC 33199 (A4) 7 ATCC 33323 (B1) 8 ATCC 4963 (B1) 9 ATCC 332 (B2) 10 ATCC 33200 (B2)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 「生化学辞典(第2版)」(平成2年 11月)東京化学同人P.716 FEMS MICROBIOLOGY LETTERS,VOL.93〜3! (1992−JUNE−15)P.227−234 JOURNAL OF CLINIC AL MICROBIOLOGY,VO L.29〜12!(1991)P.2774−2778 INTERNATIONAL JOU RNAL OF SYSTEMATIC BACTERIOLOGY,VOL. 41〜4!(1991)P.483

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ラクトバシラス・アシドフィラス(La
    ctobacillus acidophilus)
    ラクトバシラス・クリスパタス(Lactobacil
    lus crispatus),ラクトバシラス・ガセ
    (Lactobacillus gasseri)
    びその類縁菌種からなる群から選択される乳酸菌に属す
    ると思われる細菌のリボゾーマルRNA遺伝子を、制限
    酵素HinfI及び制限酵素DraIをそれぞれ単独で
    使用し切断することによって得られる複数のDNA断片
    の長さを解析し、比較することによって同定する乳酸菌
    の簡易同定方法。
  2. 【請求項2】 被検菌体からDNAを抽出する試薬、
    乳酸菌のリボゾーマルRNA遺伝子を特異的に増幅す
    るための試薬、制限酵素HinfI、DraIと反応
    用試薬および対照試料として標準菌株の切断DNAま
    たはそれに関する資料を含む、ラクトバシラス・アシド
    フィラス、ラクトバシラス・クリスパタス、ラクトバシ
    ラス・ガセリおよびその類縁菌種の同定用キット。
  3. 【請求項3】 被検菌体からDNAを抽出する試薬、
    制限酵素HinfI、DraIと反応用試薬、乳酸
    菌のリボゾーマルRNA遺伝子に対する放射性または非
    放射性標識されたDNAまたはRNAプローブおよび4
    対照試料として標準菌株の切断DNAまたはそれに関す
    る資料を含む、ラクトバシラス・アシドフィラス、ラク
    トバシラス・クリスパタス、ラクトバシラス・ガセリお
    よびその類縁菌種の同定用キット。
JP4188842A 1992-03-27 1992-06-23 乳酸菌の簡易同定方法およびこの同定方法に使用する同定キット Expired - Lifetime JP2654890B2 (ja)

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CA2367587A1 (en) * 1999-03-01 2000-09-08 Hendrik Van Haeringen Detection and quantification of micro-organisms using amplification and restriction enzyme analysis

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FEMS MICROBIOLOGY LETTERS,VOL.93〜3!(1992−JUNE−15)P.227−234
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JOURNAL OF CLINICAL MICROBIOLOGY,VOL.29〜12!(1991)P.2774−2778

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