研究課題/領域番号 |
20J40237
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研究機関 | 立命館大学 |
研究代表者 |
越智 杏奈 立命館大学, 立命館大学総合科学技術研究機構, 特別研究員(RPD)
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研究期間 (年度) |
2020-04-24 – 2023-03-31
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キーワード | セレン粒子 / 亜セレン酸 / 細胞外小胞 / 元素状セレン / 大腸菌 |
研究実績の概要 |
令和3年度は「微生物による細胞外セレン粒子(SeNPs)排出メカニズムの解明」を目的とし、Escherichia coliをモデル生物として、SeNPs生成と細胞外小胞(EV)との関係を調べた。 E. coliは、溶液中の亜セレン酸を還元し、赤色のSeNPsを細胞外に生成する。E. coliにおいて、亜セレン酸は細胞質で還元されると考えられており、SeNPsは細胞内で形成された後、細胞外へ放出されると考えられる。不溶性のSeNPsを細胞外に放出する方法として、全てのグラム陰性菌に見られるEVの関与が考えられる。 E. coli WTを亜セレン酸含有培地で培養し、細胞外に放出されたSeNPsを培地上清からろ過と遠心分離によって精製し、解析を行った。その結果、精製SeNPsには、外膜タンパク質のOmpCおよびOmpAを含む多くのタンパク質および脂質成分が付着していることが明らかとなった。さらに、ジチオトレイトールでSeNPsを還元し、残留物を透過型電子顕微鏡(TEM)で観察したところ、球状の膜が観察され、SeNPsが脂質膜(外膜)によって包まれていることが示唆された。 亜セレン酸含有培地で培養したE. coliを超薄切片法によりTEM観察を行ったところ、細胞質にSeNPsと思われる像が観察された。このことから、E. coliにおいてSeNPsは細胞質で形成され、細胞外に放出されることが示唆された。 また、E. coliにおいてOMV生産過剰株の一部でSeNPsを細胞外に放出できなくなることを見出した。今年度はSeNPs蓄積株を走査型電子顕微鏡(SEM)およびTEMで観察した結果、外膜および内膜の完全性が失われており異常な細胞外小胞が観られた。このことから、SeNPsの放出には通常の細胞外小胞の放出が必要であることが示唆された。
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現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本年度の計画通り、「E. coliにおける細胞外SeNPs生成にE Vが関係している」ことを示唆する結果が得られた。これまでの成果は、令和3年度に3つの国内学会および1つの国際学会で発表した。また、本研究から発展したグラム陽性菌であるBacillus subtilisにおける亜セレン酸耐性の研究や、トリメチルセレノニウムイオン資化性細菌に関する研究においても結果が出てきており、幾つかの国内学会で発表を行っている。
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今後の研究の推進方策 |
E. coliにおいて細胞質でのSeNPs形成が観察されたことより、SeNPsは細胞外内膜小胞を介して放出されると考えられる。今後は、精製したSeNPsに内膜成分および細胞質成分が含まれているか分析する。 また、SeNPs蓄積株の結果から、細胞膜の完全性がSeNPs放出に重要であることが示唆された。今後は異なる変異を持つSeNPs蓄積株のSEMおよびTEM観察を行って比較し、どのようなメカニズムでSeNPsが細胞中に蓄積しているのかを調べる。 E. coliにおいてSeNPsが細胞内のどの場所でどの様に生成され、どの様にして細胞外に放出されるのか、これまでの結果と合わせて考察する。
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