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Jan 17, 2024

リンゴ酸シンターゼは栄養および酸化ストレス条件に対するネズミチフス菌の生存に寄与する

Scientific Reports volume 12、記事番号: 15979 (2022) この記事を引用する 1168 アクセス数 1 引用数メトリクスの詳細 宿主内で生存し複製するために、S. Typhimurium はいくつかの進化を遂げてきました。

Scientific Reports volume 12、記事番号: 15979 (2022) この記事を引用

1168 アクセス

1 引用

メトリクスの詳細

ネズミチフス菌は宿主内で生存し複製するために、いくつかの代謝経路を進化させてきました。 グリオキシル酸シャントは、グルコースや他の生体分子の合成に酢酸を利用できる経路の 1 つです。 この経路は TCA サイクルのバイパスであり、CO2 生成ステップが省略されます。 グリオキシル酸サイクルに関与する 2 つの酵素は、イソクエン酸リアーゼ (ICL) とリンゴ酸シンターゼ (MS) です。 我々は、炭素制限および酸化ストレス条件下でのネズミチフス菌の生存における MS の寄与を調べた。 ms遺伝子欠失株（Δms株）は、LB培地では正常に生育したが、酢酸を唯一の炭素源として添加したM9最少培地では生育できなかった。 しかし、Δms 株は次亜塩素酸塩に対して過敏症 (p < 0.05) を示しました。 さらに、Δms 株は好中球に対する感受性が著しく高くなっています。 興味深いことに、ネズミチフス菌と好中球のインキュベーション後に、ms 遺伝子の数倍の誘導が観察されました。 さらに、Δms 株は家禽の脾臓および肝臓において欠陥のあるコロニー形成を示しました。 つまり、我々のデータは、MS が炭素欠乏および酸化ストレス条件下での生存を助けることによってネズミチフス菌の毒性に寄与していることを示しています。

抗原提示 1 に基づいて、サルモネラ エンテリカ血清型は腸チフス性サルモネラ菌と非腸チフス性サルモネラ菌 (NTS) に分類されます。 WHO は、NTS を世界中で人間に最も一般的な 3 つの食中毒細菌性疾患の 1 つとして認めています。 高齢者、若者、免疫力が低下している人は、サルモネラ感染症に非常にかかりやすいです2。 NTS の中で、ネズミチフス血清型は世界中の患者から最も一般的に分離されています 3。

摂取後、微生物の一部は胃の低い pH に抵抗し、腸粘膜に侵入し、粘膜下層およびパイエル板で複製します4。 腸管侵入後、ネズミチフス菌は腸間膜リンパ節に侵入し、そこで細菌はマクロファージなどの食細胞に飲み込まれます5。 ネズミチフス菌はマクロファージに入ると、「サルモネラ含有空胞」（SCV）として知られる修飾された空胞に区画化され、この細菌の細胞内生存と増殖における中心的な特徴を示します6。 したがって、マクロファージによる飲み込みにより、ネズミチフス菌は、さまざまな抗菌物質が豊富で、代謝と複製に不可欠な重要な栄養素が欠けている異質な環境に押し込まれます。 このような過酷な条件下で生き残るために、ネズミチフス菌はいくつかの方法で食細胞の機能を調節します。 まず、ネズミチフス菌の III 型分泌系によってコードされるエフェクターは、ファゴソームオキシダーゼの構築を妨げ、その結果、スーパーオキシドラジカルの生成を阻害します。 第二に、SCV はネズミチフス菌に対するシールドとして機能し、リソソーム融合を防ぐだけでなく、含まれている細菌細胞の抗菌剤への曝露も制限します。 ネズミチフス菌の主な抗酸化物質は酸化物質を直接消去しますが、修復酵素は損傷した生体分子の機能を回復します 8,9。

しかし、ファゴリソソームにおける抗菌剤の攻撃から生き残れるかどうかは、ストレスに対抗するために必要なタンパク質やその他の生体分子を合成する微生物の能力に依存します。 したがって、病原体は、これらの複雑な高分子の構成要素とそれらを合成するためのエネルギーを提供するために必要な栄養素を見つけなければなりません10。 ネズミチフス菌が宿主内のこのような過酷な条件下でも生存できるのは、ネズミチフス菌の代謝の柔軟性のおかげです11。 代替供給源から栄養要求を満たす能力は、宿主におけるネズミチフス菌の習熟度において重要な役割を果たしている可能性がある。 そのような生存メカニズムの 1 つはグリオキシル酸サイクルの存在です。その主な機能は、エタノールや酢酸などの C2 化合物が唯一の炭素源である場合に細菌/細胞の増殖を可能にすることです12。 マクロファージに脂肪酸が豊富であることを示唆する研究はほとんどありません。 代謝の際、脂肪酸はアセチル CoA を生成し、これはグリオキシル酸回路の基質であるアセテート 13 に変換できます。