大腸菌L-formにおいて、隔壁合成はアメーバ様細胞から一定の大きさの球形細胞への変化に必要である〜進化の過程で細胞形態がどのように決められたかの考察〜

立教大学理学部の塩見大輔教授、林匡史博士研究員（現学習院大学助教）、高岡ちぐさ氏（同大卒業生）、富山県立大学の大島拓教授、国立遺伝学研究所の黒川顕教授、東光一助教、テキサス大学ヒューストン校のWilliam Margolin教授らによる研究グループは、大腸菌L-formを用いて、隔壁の形成が細胞サイズ制御に重要であることを発表しました。本研究成果は、2024年11月26日付「communications biology」誌に掲載されました。

【研究の背景】

大腸菌などの多くのバクテリアは細胞壁（注1）に覆われています。細胞壁は細胞の破裂を防いだり、形態を決定するために重要な構造体です。ペニシリンやホスホマイシンなどの細胞壁合成を阻害する抗菌薬を添加すると、バクテリアは膨れた後、弾けて死にます（溶菌）（図1）。ところが、特殊な環境下（高浸透圧培地、嫌気条件など）でペニシリンやホスホマイシンなどが存在すると、細胞壁合成は阻害され、細胞壁を合成できなくても、破裂すること無く増殖を続けることができる状態に移行できます（図1）。このような状態のバクテリアをL-form（注2）と呼びます。L-formは細胞壁を持たないので、元の形態を維持できず、不定形（アメーバ）になります。ペニシリンなどが無くなり細胞壁合成阻害が解除されると、バクテリアは直ちに元の細胞壁に覆われた状態に戻ることができます。L-formは1935年に細菌感染したラットから単離されましたが、その後、細菌感染症の患者からも単離されています。L-formは抗菌薬存在下でのバクテリアの生存戦略の一つであると言うことができ、再発性や慢性の細菌感染症との関連が指摘されています。L-formは細胞壁を持たずに細胞膜のみに覆われています。その分裂は、細胞壁に覆われた細胞の分裂と違い、厳密な制御を受けず、細胞膜合成に伴って千切れるようにして分裂します。そのために、L-formは原始的な細胞がどのように増殖していたかを検証するモデルとも考えられています。このように、L-formの研究は細菌学のみならず、細胞進化などの研究にも波及することが期待されています。