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

基本信息

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

项目摘要

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 2020 财年，我们研究了大肠杆菌产生的 SeNP 与膜囊泡 (MV) 之间的关系，目的是“阐明微生物排泄细胞外硒颗粒 (SeNP) 的机制”。大肠杆菌还原溶液中的亚硒酸盐，并在细胞外产生红色 SeNP。在大肠杆菌中，亚硒酸盐被认为在细胞质中被还原，并且SeNP预计在细胞内形成，然后排泄到细胞外。 MV 存在于所有革兰氏阴性细菌中，被认为是从细胞中排出不必要的 SeNP 的一种方法。在含亚硒酸盐的培养基中培养大肠杆菌，通过离心从培养基上清液中纯化胞外SeNP。对纯化的SeNPs进行蛋白质组分析的结果发现，SeNPs不仅含有与MV相关的外膜蛋白和周质蛋白，还含有许多内膜蛋白和细胞质蛋白。此外，当SeNP被还原并恢复剩余的膜结构并用TEM观察时，观察到双层膜。这些结果表明，在大肠杆菌中，SeNP 在细胞质内形成，并通过内膜和外膜囊泡释放到细胞外。此外，我们发现缺乏与外膜结构相关基因的菌株会在细胞内积累SeNP。当我们使用相差显微镜和透射电子显微镜 (TEM) 观察这些菌株中 SeNP 的产生时，我们发现 SeNP 保留在细胞内或巨大的膜结构中。这些有缺陷的菌株由于膜结构完整性的丧失而形成形状异常的MV。这表明 SeNP 需要膜结构完整性和正常的 MV 释放才能从大肠杆菌细胞中排出。

项目成果

期刊论文数量（22）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

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

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
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

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
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

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
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

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Anna Ochi;Masao Inoue;Riku Aono;Hisaaki Mihara
通讯作者：
Hisaaki Mihara

土壌微生物由来トリメチルセレノニウム脱メチル化酵素の発見と機能解析

土壤微生物三甲基硒脱甲基酶的发现及功能分析

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
鈴木　健之; 臺野　和広; 甘崎　佳子; 森岡　孝満; 山田　裕; 柿沼　志津子;藤川清史，チョウ・パニット;内田透梧，越智杏奈，高野将光，井上真男，青野陸，佐藤聡一，小椋康光，三原久明
通讯作者：
内田透梧，越智杏奈，高野将光，井上真男，青野陸，佐藤聡一，小椋康光，三原久明