細菌から膜構造体がシャボン玉のように放出される仕組みを解明―細菌のメンブレンベシクルの謎解明に大きな一歩：筑波大学/科学技術振興機構
(2017年9月7日発表)
筑波大学の豊福雅典助教（チューリッヒ大学客員研究員兼任）、山本達也研究員、野村暢彦教授らの研究グループは9月7日、スイスのチューリッヒ大学、スイス連邦工科大学チューリッヒ校（ETH）と共同で、外側を厚い細胞壁に覆われた細菌（グラム陽性細菌）において、袋状の膜構造体メンブレンベシクル（MV）が細胞壁を通って形成・放出される仕組みを世界で初めて明らかにしたと発表した。
最近では、MVと呼ばれる球状の膜構造体を細胞から放出される現象が知られており、この10年間ほど急速に注目を集めている。MVは20～400 nm（ナノメートル、1nmは100万分の1mm） の球状の構造体で、外側は細胞膜と同じ脂質二重膜で､中には核酸やたんぱく質などさまざまな細胞内成分を含んでいる。そのため細菌と細菌の間において、情報伝達やたんぱく質の輸送、遺伝子の水平伝播に関与していると考えられ、また免疫を逃れて細菌の生存に関与するとも考えられている。病原性の細菌からのMVの中には細菌毒素因子も含まれているので、病原性との関連でも注目されている。
外側を厚い細胞壁に覆われたグラム陽性細菌でも、細胞外にMVを放出することは明らかとなっていた。しかし、グラム陽性細菌の細胞壁は、構造上、2nm程度の物質しか通さず、直径20～400nmのMVがどうやってこの厚い細胞壁を通過するかは大きな謎であった。
本研究グループは、細胞壁に穴を空ける酵素（エンドリシン）によって細胞壁に穴が空くことで、膜が押し出され、いわばシャボン玉が作られるように、MVが形成・放出される仕組みを発見した。そしてこれまで、MVを形成した細胞は死ぬことなく、その後も生存すると考えられてきたが、MV形成で細胞壁に穴が空いた細胞は死ぬことも新発見である。
さらに興味深いことに、MV生産が細胞の間でドミノ倒しのように連鎖することが観察された。これは、エンドリシンがMVと共に細胞外に放出されて、周囲の細胞の細胞壁に穴を空けることでMV形成を誘導するからだと考えられる。
この研究成果は、なぜ多くの細菌がMVを形成できるのかの解明につながり、またMVの未知の役割の解明にも貢献すると期待される。また応用面でも、病原性のしくみの解明や、ワクチンとしてすでに国外で利用され始めているMVなどの大量生産につながり、医療における貢献にも期待できる。
