微生物による外膜小胞を介した細胞外セレン粒子生成メカニズムの解明

阐明微生物通过外膜囊泡产生细胞外硒颗粒的机制

• 批准号: 20J40237
• 负责人: 越智 杏奈
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Ritsumeikan University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J40237/
• 关键词: セレン粒子; 亜セレン酸; 膜小胞; 元素状セレン; 大腸菌; 細胞外小胞; 外膜小胞

令和４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によるSeNPs生成と膜小胞 (MVs) の関係性を調べた。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中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、細胞外へ排出されると予想される。不要性のSeNPsを細胞外に排出する方法として、全てのグラム陰性菌に見られるMVsの関与が考えられる。E. coliを亜セレン酸含有培地で培養し、細胞外SeNPs を培養後の培地上清から遠心分離によって精製した。精製したSeNPsのプロテオーム解析を行った結果、SeNPsにはMVsに関係する外膜タンパク質やペリプラズムタンパク質だけではなく、内膜タンパク質および細胞質タンパク質も多く含まれていることが分かった。さらに、SeNPsを還元して残った膜構造を回収し、TEMで観察すると、2重膜が見られた。これらの結果から、E. coliにおいてSeNPsは細胞質内で形成され、内外膜小胞を介して細胞外に放出されることが明らかとなった。さらに、外膜の構造に関わる遺伝子の欠損株において、SeNPsを細胞内に蓄積するものを見出している。これらの株のSeNPs生成の様子を位相差顕微鏡、透過型電子顕微鏡 (TEM)により観察したところ、SeNPsは細胞内または巨大な膜構造中に留まっていた。これらの欠損株は、膜構造の完全性が失われることにより、異常な形状のMVsを形成する。このことより、E. coliにおけるSeNPsの細胞外への排出には膜構造の完全性と正常なMVsの放出が必要であることが示唆された。

在2022财年，我们的目的是“通过微生物阐明细胞外硒颗粒（SENP）的排泄机制”，我们研究了大肠杆菌与膜囊泡（MVS）之间的关系。大肠杆菌在溶液中降低亚硒酸盐，并细胞外产生红色senp。在大肠杆菌中，人们认为亚硒酸盐在细胞质中降低，并且可以预期senp会细胞内形成，然后细胞外排泄。作为一种在细胞外排出不必要的SENP的方法，可以在所有革兰氏阴性细菌中发现的MV参与。将大肠杆菌培养在含有亚硒酸盐的培养基中，并通过从培养的培养基上清液中离心纯化细胞外senp。纯化SENP的蛋白质组学分析表明，SENP不仅包含与MVS相关的外膜和周质蛋白，还包含大量内膜和细胞质蛋白。此外，剩余的膜结构通过还原senp恢复，并在TEM观察时发现双膜。这些结果表明，SENP是在细胞质中形成的，并通过大肠杆菌中的内部和外膜囊泡细胞外释放。此外，在缺乏外膜结构基因的菌株中，我们发现SENP在细胞内积累。当使用相对比显微镜或透射电子显微镜（TEM）观察到这些菌株中的SENP时，SENP仍留在细胞或大膜结构中。由于膜结构完整性的丧失，这些缺陷菌株形成异常形状的MV。这表明大肠杆菌中SENP的细胞外排泄需要膜结构完整性和MV的正常释放。

项目成果

大腸菌が生成・排出するセレンナノ粒子の透過型電子顕微鏡解析

大肠杆菌产生和分泌的硒纳米颗粒的透射电子显微镜分析

• 发表时间: 2021
• 作者: 芝本佳永;越智杏奈;豊竹洋佑;青野陸;井上真男;今井友也;三原久明
• 通讯作者: 三原久明

Aminobacter属細菌に新たに見つかったトリメチルセレノニウム・トリメチルスルフォニウム資化遺伝子群

氨基杆菌中新发现的三甲基硒和三甲基锍同化基因

• 发表时间: 2022
• 作者: 角田 恒雄;神澤 秀明;坂本 稔;安達 登;藤尾 慎一郎;福田 孝一;篠田 謙一;越智杏奈,寺部千夏,井上真男,田中麻衣,青野陸,北山香織,栗原達夫,佐藤総一,小椋康光,三原久明
• 通讯作者: 越智杏奈,寺部千夏,井上真男,田中麻衣,青野陸,北山香織,栗原達夫,佐藤総一,小椋康光,三原久明

Biogenic extracellular selenium particles are wrapped within membrane vesicles in Escherichia coli

生物源细胞外硒颗粒包裹在大肠杆菌的膜囊泡内

• 发表时间: 2022
• 作者: Kano Shibamoto;Anna Ochi;Yosuke Toyotake;Riku Aono;Masao Inoue;Tomoya Imai;Hisaaki Mihara
• 通讯作者: Hisaaki Mihara

Roles of RecA in growth and round-body formation of Bacillus subtilis exposed to selenite

RecA 在亚硒酸盐下枯草芽孢杆菌生长和圆体形成中的作用

• 发表时间: 2022
• 作者: Anna Ochi;Masao Inoue;Riku Aono;Hisaaki Mihara
• 通讯作者: Hisaaki Mihara

Comparison of Nutritional Availability of Biogenic Selenium Nanoparticles and Chemically Synthesized Selenium Nanoparticles

生物源纳米硒颗粒与化学合成纳米硒颗粒的营养利用率比较

• DOI: 10.1007/s12011-023-03567-6
• 发表时间: 2023
• 期刊: Biological Trace Element Research
• 影响因子: 3.9
• 作者: Takahashi Kazuaki;Ochi Anna;Mihara Hisaaki;Ogra Yasumitsu
• 通讯作者: Ogra Yasumitsu