代謝を操る生物： 寄生古細菌は宿主を内側からどのように変えるのか？

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代謝を操る生物： 寄生古細菌は宿主を内側からどのように変えるのか？

https://scitechdaily.com/metabolic-manipulators-how-parasitic-archaea-transform-their-hosts-from-the-inside-out/

トピックス：微生物学寄生虫学
オランダ海洋研究所 2024年6月3日 記

寄生微生物の摂食コンセプトアート
DPANN古細菌が宿主の脂質を選択的に摂取することで、宿主の代謝と膜の回復力に大きな変化が生じ、環境適応性に影響を与える可能性があることを示す研究。出典：SciTechDaily

オランダ王立海洋研究所（NIOZ）の微生物学者が、ある種の寄生微生物、特にDPANN古細菌と呼ばれるグループが、宿主を捕食するだけでなく、宿主の代謝や生物学的性質を変化させることを発見した。研究チームは、これらの古細菌が宿主から特定の脂質を選択的に摂取し、宿主の代謝プロセスを変化させる可能性があることを明らかにした。

スー・ディン、ジョシュア・ハム、ニコール・ベイル、ヤープ・ダムステ、アンニャ・スパングらの研究チームは、この研究成果を最近のNature Communications誌に発表した。

古細菌を理解する
古細菌は、バクテリアのようにDNAを持つ核や細胞内の他の細胞小器官を持たない単細胞生物である。この研究では、細胞の大きさが小さく、遺伝物質が限られていることが特徴のDPANN古細菌に焦点を当てている。これらの古細菌は生存のために他の微生物に依存しており、微生物に付着して脂質を取り出し、自らの細胞膜を構築する。

宿主に寄生する古細菌
寄生古細菌Ca. Nha.antarcticus：小さな円形で、宿主であるHrr.lacusprofundiに付着している。Credit: Joshua N Hamm

選択的摂食
これらの寄生古細菌は、宿主のあらゆる脂質を無差別に摂取して膜を形成していると考えられていたが、ディンとハムによる最近の発見は、より選択的な行動を示している。具体的には、寄生古細菌Candidatus Nanohaloarchaeum antarcticusは、宿主であるHalorubrum lacusprofundiから特定の脂質のみを選択的に取り込んでいる。ハムは次のように要約している： つまり、Ca. N.antarcticusは偏食家なのです」。

古細菌、細菌、高等生物
古細菌は単細胞生物であり、長い間バクテリアの一種であると信じられてきた。バクテリアと同様、細胞内にDNAを持つ核やその他の細胞小器官を持たない。しかし1970年代以降、微生物学者たちは古細菌をバクテリアとはみなさず、あらゆる生命体の中の別の領域として分類するようになった。現在では、古細菌、バクテリア、真核生物（後者にはすべての動物や植物が含まれる）があり、これらは細胞内に遺伝物質を含む核を持っている。

寄生活動に対する宿主の適応
ディンとハムは、寄生虫のいる宿主といない宿主の脂質を分析することで、宿主が寄生虫の存在に適応するために膜を変化させることを明らかにした。これには、使用する脂質の種類と量を変えるだけでなく、脂質の挙動を変化させ、代謝を増加させ、寄生虫が侵入しにくいより弾力性のある膜にすることが含まれる。もし宿主の膜が変化すれば、例えば温度や酸性度などの環境変化に対する宿主の対応に影響を与える可能性があります」とハムは説明する。

宿主に寄生する古細菌
寄生性Ca. Nha.antarcticusが宿主であるHrr.lacusprofundiに付着している。Credit: Joshua N Hamm

革命的な分析技術
この研究のもうひとつの画期的な点は、NIOZのスー・ディンによる新しい分析技術の開発である。これまでの脂質分析には、対象となる脂質基に関する予備知識が必要だった。ディンの新しい技術では、未知のタイプを含むすべての脂質を同時に調べることができ、脂質組成の変化の発見が容易になった。「古典的なアプローチでは脂質の変化を見ることはできなかったでしょうが、新しいアプローチではそれが簡単になりました」とハムは言う。

微生物生態学への示唆
これらの発見は、微生物の相互作用と生態学に深い洞察を与えるものである。「異なる古細菌間の相互作用に初めて光を当てただけでなく、微生物生態学の基礎にまったく新しい洞察を与えています」とハムは言う。このような相互作用が、変化する環境条件下で微生物群集の安定性にどのような影響を与えるかを明らかにする今後の研究の重要性を強調している。

参考文献 参考文献：Su Ding, Joshua N. Hamm, Nicole J. Bale, Jaap S. Sinninghe Damsté, An An An An "Selective lipid recruitment by an archaeal DPANN symbiont from its host". Sinninghe Damsté and Anja Spang, 22 April 2024, Nature Communications.
DOI: 10.1038/s41467-024-47750-2

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