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細菌の情報デジタル化 ~細菌間情報伝達の新たなモデルを提唱~

2017/03/04

筑波大学 生命環境系 豊福雅典助教(チューリッヒ大学客員研究員兼任)、野村暢彦教授らの研究グループは、スイスのチューリッヒ大学、住友重機械工業株式会社、住友重機械エンバイロメント株式会社、ドイツのヘルムホルツセンターミュンヘンとの共同研究により、細菌同士の会話(情報伝達)を仲介する物質(シグナル物質)が、細胞膜で構成された袋状の構造MV(メンブランベシクル) によって運搬されることを解明しました。

多くの細菌はシグナル物質を介してお互いに情報伝達を行い、遺伝子発現を調節することで集団としての性質を発揮します。シグナル物質の大半を占めるのがアシル化ホモセリンラクトン(AHL)類と呼ばれる共通の骨格構造を持つ化合物です。AHLの中には極めて水に溶けにくいものも存在し、そのような疎水性のシグナル物質がどのようにして水環境で細胞間に伝達され、さらには遺伝子発現を調節できるほどの濃度(閾値)に達するのかは未解明でした。

本研究は、疎水性のAHLが細胞膜で構成されたMVによって放出されて、他の細胞に伝達されることを示しました。MV 1粒子あたりには、閾値以上のAHLが濃縮されています。従来、シグナル物質は徐々に拡散して遺伝子発現を連続的(アナログ)に調節すると考えられてきましたが、MVによるシグナル物質の運搬は、オンとオフでのとびとび(デジタル)な遺伝子発現制御であることを示唆しています。また、MVによって長距離間での情報伝達も可能となります。加えて本研究は、MVには自身を放出した細胞の仲間を認識する傾向があることを示しており、情報の交通整理に役立っていると考えられます。


図 細菌の周囲に多数存在する球状の構造物がMV(メンブランベシクル)である。

 

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