アーカイブ: 2023年10月26日

植物成長促進効果を発揮する善玉菌としてのバチルス菌の根圏への定着と活性化を促す方法:SynComとPrebiotics

College of Resources and Environmental Sciences, Nanjing Agricultural University, Nanjing, Chinaらのグループは、植物におけるバチルス菌の生体防御メカニズムについてレビューしています。
https://ami-journals.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/1751-7915.14348

良く知られているように、バチルス菌は、持続可能な環境再生型農業を実現するために、植物病害の生物的防除として広く使用されて来ています。

植物の「Cry for Help」メカニズムとは、植物が特定のシグナルを出して、植物の健康を増進してくれる有益な微生物を呼び集めることで病原体の攻撃から自分を守る仕組みを指します。この仕組みは、免疫細胞がサイトカイン/ケモカインを分泌することで免疫細胞をさらに動員し、免疫を活性化するという人間の免疫とよく似ています。
根からの浸出液は、植物の病気に反応して善玉菌を動員するのに非常に重要であり、L-リンゴ酸、クエン酸、フマル酸、トリプトファン、トレオン酸、リジン、ペクチン、キシラン、アラビノガラクタンらが重要な浸出液として知られています。

植物病害の生物的防除のためのバチルス菌の使用は、冒頭で記したように世界中で一定の利益を達成しています。しかし、バチルス菌をフィールド条件下で実際に利用した場合に、その病害抑制効果が不安定であることが問題となっています。それは、土壌の特性、植物の遺伝子型、土着の微生物叢などの複雑で動的な要因がすべて、接種されたバチルス菌の定着と機能的有効性に影響を与えるからです。

この問題を解決するために、現在までに2種類の方法が提案されています。
ひとつは、「SynCom」と呼ばれる方法を使用することです。これは、バチルス、バークホルデリア、エンテロバクター、シュードモナス、およびアシネトバクターといった善玉菌から幾つかのキーストーン株を使用して構築された細菌コンソーシアムを使用するという方法です。
もうひとつは、いわゆる「Prebiotics」を活用することです。上で述べたように、根の浸出液から放出される特定のシグナルがバチルス菌を動員し、その活動を誘導します。従って、人間の腸内で有益な細菌を刺激するために広く応用されている方法と同様に、バチルス菌の動員や活性化に関連する化合物は、バチルス菌の根への定着と生物制御性能を高めるためのPrebioticsとして使用できます。この観点に立てば、スクロース、L-グルタミン酸、リボフラビンらの土壌への添加は、善玉菌であるバチルス菌の根圏定着を促進するためのPrebioticsとして使用できる可能性があります。

それにしても、まず必要なことは、根圏のバチルス菌を「見える化」して、経験則からの脱却を図る事でしょう。

薬剤耐性を持つシュードモナス・アルギノーザ株と持たない株の比較糖鎖プロファイリング

Laboratory of Functional Glycomics, College of Life Sciences, Northwest University, Xi’an, Shaanxi, Chinaらのグループは、薬剤感受性を持つシュードモナス・アルギノーザ株(DSPA)と薬剤耐性を持つシュードモナス・アルギノーザ株(CRPA)間の比較糖鎖プロファイリング解析を行っています。
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37861315/

カルバペネム薬剤耐性に関連する重要な糖鎖パターンを同定することを目的として、レクチンマイクロアレイを使用して、臨床分離株から得られた53種の薬剤感受性を持つDSPA株と57種のカルバペネム薬剤耐性を持つCRPA株の間の比較糖鎖プロファイリング解析を行っています。

本実験では、Cy3で蛍光標識された細菌のホールセルライセートをレクチンマイクロアレイにアプライして、細菌の糖鎖プロファイルを取得しています。

その結果、LCAレクチンがDSPAとCRPAの間の細菌表面の糖鎖構造の発現差を見分ける上で強力なバイオマーカーになり得ることを発見しています。

根圏細菌を「見える化」することで環境再生型農業実現の指標作りを目指す

この度は大変お忙しい中、農業WEEK東京展での弊社ブースにお越し頂きありがとうございます。

ブースでは根圏細菌を簡易、安価、短時間で「見える化」することが出来る光バイオームセンサーをご説明させて頂きましたが、ご参考になれば幸いでございます。
ご不明点がございましたら、お気軽にこちらのメールアドレス(info@emukk.com)へお問い合わせください。

今後とも、何卒よろしくお願い申し上げます。

中胚葉特異的転写ホモログタンパク質(MEST)の糖鎖修飾異常(脱フコシル化)が妊娠不全と関係している

Liaoning Provincial Core Lab of Glycobiology and Glycoengineering, College of Basic Medical Science, Dalian Medical University, Dalian, Chinaらのグループは、中胚葉特異的転写ホモログタンパク質(MEST)の糖鎖修飾異常(脱フコシル化)が妊娠不全と関係していると報告しています。
https://www.nature.com/articles/s41419-023-06166-4

レクチンマイクロアレイを用いることにより、通常の妊婦と比較して、流産患者の絨毛組織において、α1,3-フコースの減少、特にLewis Y(LeY:Fuc α1-2 Gal-β1-4[Fuc α1-3]GlcNAcβ1)型糖鎖において、が発生していることが発見されました。そして、MEST上のLeYの脱フコシル化によって、MESTと真核生物開始因子(eIF4E2)の結合が妨げられ、着床関連遺伝子翻訳が阻害され、妊娠不全につながるという新たな証拠が示されました。

PEG1とも呼ばれるMESTは、α/β ヒドロラーゼ スーパーファミリーに属します。 母性インプリント遺伝子として、MESTは胎児の発育期間を通じて広く発現しています。 MEST は、胎児の成長だけでなく、胚と胎盤の発育にも重要な役割を果たします。不適切なMESTの発現は、ヒトにおける早期自然流産や重度の胎児異常(発育異常、低出生体重、代謝障害など) の増加と関係していることが知られています。

豚鞭虫の排泄ー分泌物のN-型糖鎖と免疫系との相互作用

Institut für Biochemie, Department für Chemie, Universität für Bodenkultur, Wien, Austriaらのグループは、豚鞭虫のN-型糖鎖と免疫系の相互作用について報告しています。
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC10542551/

本研究では、豚線虫寄生虫(豚鞭虫)由来のN-型糖鎖 (27 種) を用いた天然型糖鎖マイクロアレイを開発し、これらの糖鎖とC-型レクチン (DC-SIGN、Dectin-2、MGL) などとの相互作用が評価されています。得られた N-型糖鎖は、ホスホリルコリン修飾含む、または含まないフコシル化LacdiNAc構造 (bi/tri/tetra-anttenary) とホスホリルコリン修飾を受けたオリゴマンノース構造でした。

DC-SIGNは、かなり広範囲のオリゴマンオースおよびフコシル化糖鎖を認識しましたが、コントロールとして用いられたMan5-9GlcNAc2にも良く結合しています。
Dectin-2は、他の自然免疫系レクチンと比較して本アレイ上では結合が非常に弱くなっています。
MGLは、LacdiNAc含有リガンドのホスホリルコリン修飾の存在に関係なく、大部分の本糖鎖構造に結合していました。

エクソソームを用いた癌マーカーの開発にレクチンマイクロアレイやレクチン関連技術は今後も重要であり続ける

Department of Life Technologies, Division of Biotechnology, University of Turku, Finlandらのグループは、そのレビュー論文において、レクチンマイクロアレイやレクチン関連技術はエクソソームからのバイオマーカー探索、標的化、分離らにおいて、今後共重要であり続けると述べています。
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37773167/

エクソソームの分野は過去10年間で急速に成長してきています。 エクソソームを用いた癌マーカーの発見では大きな進歩が見られましたが、これらの発見を臨床実践 (治療法を含む) に応用するには、幾つかの課題が存在しています。これらには、エクソソームの分離と検出に関する技術的課題の克服は勿論、エクソソームの放出と標的細胞によるエクソソームの取り込みを制御する分子機構についての更なる理解も求められます。
これらの各分野では、糖鎖修飾が進歩の鍵を握っており、レクチンベースのアプローチは、その特異性と社会実装の容易さ故に、トップランナーであり続けるでしょう。

一部のレクチンは、複数の糖鎖構造に対して重複する結合親和性と特異性を持っているため、目的の糖鎖構造を正確に同定することが困難です。これらの曖昧さはアッセイ結果に影響を与え、偽陽性または偽陰性の結果を招いてしまいます。このような制限にもかかわらず、レクチン、レクチンマイクロアレイ、およびレクチンベースの方法は、間違いなく糖鎖研究における貴重なツールであり続けます。これらの課題のいくつかを克服するには、MSやHPLCなどの他の技術と組み合わせることが、詳細な糖鎖構造とその応用をより深く理解するのに役立ちます。更に、糖鎖マイクロアレイ技術は、糖鎖相互作用とその機能を体系的に研究するために補完的な役割を担います。

レクチンと糖鎖との相互作用から正確かつ信頼性の高い結果を得るには、 競合阻害、 糖鎖構造の修飾変化、または異なる糖鎖結合特異性を示すように改変されたレクチンとの比較を通じて、この相互作用を検証することが重要です。このような組合せ的なアプローチを使用することによって、偽陽性または偽陰性の結果を回避し、それが糖鎖を介した相互作用であることを具体的に証拠として示すことが可能になります。

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