すべての投稿: Mx

Institute of Microbiology, Chinese Academy of Sciences, Beijing, Chinaらのグループは、唐辛子の根圏バクテリアと菌類をアンプリコン（16S, ITS）を使って測定し、フサリウム萎凋病（FWD）が根圏にいかなる影響を及ぼすかについて報告しています。
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8444440/

フサリウム萎凋病（FWD）は、フサリウム・オキシスポラムの複合種によってしばしば引き起こされ、この古来からの土壌伝染性疾患は、経済的に重要な植物に広範囲に見られます（例えば、バナナ、スイカ、ナス科植物（トマト、ナス、およびチリペッパー）等などです）。

菌類では、病原性菌類であるDiaporthe、Fusarium、Phomopsis、Plectosphaerella、Stemphylium、Cryptococcus らが、羅漢した根で増えており、
バクテリアでは、良性細菌とされるPseudomonas、Streptomyces、Klebsiella、Enterobacter、Microbacterium、Bacillus、Chitinophaga、Citrobacterらが羅漢した根で顕著に増加していました。

植物-微生物叢のシグナル伝達経路に関与する幾つかの機能遺伝子は、健康な根のエンドスフェアーよりも病気の根の微生物叢に豊富に含まれていました。たとえば、メチル受容性走化性タンパク質（MCP）に関連する遺伝子の相対的な存在量は、健康な植物と比較して、罹患した根のエンドスフェアーの微生物叢で33.2〜218.2％増加していました。MCPの下流にあるヒスチジンキナーゼCHEAおよびプリン結合走化性タンパク質CheWについても、羅漢した根のエンドスフェアーの微生物叢で15.0から40.3％増加していました。

MCPは、特定の化学物質の検出時にCheAヒスチジンキナーゼの活性と細菌の遊泳行動を変化させる運動性細菌の主要な化学受容体です。MCPは、典型的に有益な細菌、例えば、本実験で羅漢した植物で増加したBacillus subtilisやPseudomonas sppでも同定されています。病原体の侵入などのストレス条件下では、植物は、アミノ酸、ヌクレオチド、長鎖の有機酸などの不揮発性の根からの分泌物を積極的に放出したり、揮発性有機化合物のブレンドを積極的に放出することによって、遠くの有益な微生物を引き付けることができるようです。本研究の結果は、羅漢した植物におけるMCP遺伝子の濃縮が、植物が放出したシグナル分子に対するMCP産生細菌の応答に関連している可能性があることを示唆しています。これらの細菌は、MCPを使用して細胞外マトリックス内のこれら特定シグナル分子の濃度を検出し、その濃度勾配に従って、植物への細菌の方向性のある誘導と蓄積を可能にしているのでしょう。更なる検証が必要です。

本研究は、宿主植物の「外部ストレス下での子孫の生存と成長を最大化するために微生物パートナーを積極的に関与させるというCry for Help戦略」における細菌群の重要な役割に関する証拠を提供するものです。

Department of Chemical Biology, School of Pharmaceutical Sciences, Peking University, Chinaらのグループは、腫瘍細胞への免疫治療の効果を改善するために、NK細胞表面のSiglec-7の発現を酵素反応的に変化させる方法を示しています。
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8393205/

シアル酸にアフィニティーを持つ免疫グロブリン様のレクチン（シグレック：Siglec-7など）が免疫細胞（NK細胞やT細胞ら）に存在し、それが糖鎖に関連した免疫チェック分子となっていることが分かっています。

しかしながら、腫瘍細胞の免疫治療の抑制に関して、そのメカニズムは詳細に分かっているとは言えません。
著者らは、NK細胞が腫瘍細胞に接触することが、Siglec-7に対するリガンド（シアル酸修飾を伴う糖鎖）の腫瘍細胞における蓄積のトリガーとなることを示しました。NK細胞と腫瘍細胞が相互作用すると、2時間以内に腫瘍細胞のシアル酸修飾を伴う糖鎖の発現が急速に発生しました。これは、NK細胞からターゲットの腫瘍細胞にシアル酸修飾を伴う糖鎖が転移されることと、腫瘍細胞での新たなシアル酸修飾を伴う糖鎖の合成が進むことによるものです。

癌治療において、免疫療法の有望な方法として、拡張された同種NK細胞の移植という方法があります。
著者らは、酵素的にcytidine-5′-monophospho (CMP)-^FTMCNeu5AcとST6Galを用いることでNK細胞表面上にSiglec-7に対して高いアフィニティーを持つシアル酸修飾を伴う糖鎖を発現させることによって、NK細胞表面がターゲットの腫瘍細胞によって活性化される時に、Siglec-7が培養上清中にリリースされ、結果としてNK細胞のエフェクター機能が増強され免疫治療が効果的に行えることを示しました。

植物の根の周辺には根圏細菌が共生しており、その多様で複雑な細菌の集団を根圏細菌叢と呼んでいます。この根と根圏細菌叢の共生の関係は、しばしば動物の腸と腸内細菌の関係に例えられます。しかし、生物学的に見て、植物にはもちろん腸という器官は存在しません。根と根圏細菌と土壌を総体としてとらえた場合に、これが腸という器官に対応すると考えると良いのではないでしょうか。

ヒトが健康であるか無いかを判断する場合に、各種の臓器特異的かつ疾患特異的なバイオマーカーが健康診断や病理診断で使用されます。
この考え方をそのまま植物の根と根圏細菌に当てはめると、植物の腸の健康度合いを示すマーカー、即ち根圏マーカーなるものが存在し、それをモニタリングしてあげれば、新たな植物の土壌監視システムが構築できるのではないでしょうか？

即ち、土壌診断で用いられる従来の指標、pHや水分量と言った化学的指標、土壌密度と言った物理的指標に加えて、生物学的な指標である根圏マーカーを加えるのです。

遺伝子解析技術の進歩によって、最近では、土壌から根圏細菌を分離培養しなくても、細菌叢の構成を解析できるようになっています。個々の細菌間の相互作用についても、菌根菌を助けるヘルパー細菌といった形で理解が進んできています。しかし、ブログ管理人は、このような複雑系を還元的な手法によって理解することには限界があり、マクロな視点から見て同じような特性を示す細菌叢の構成は唯一無二のものではなく、多様な細菌構成が有り得ると考えています。

それ故、植物の腸の健康状態を的確に表すマクロな視点からみた根圏マーカーを見つけだし、それをコントロールする方法を見出すことが最も優れた植物の管理方法に成り得ると考えるのです。

University of Life Sciences in Lublin, Lublin, Polandらのグループは、有機農場と従来型の農場での根圏細菌の違いについて報告しています。
https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0256969

堆肥や肥料などの天然肥料が使用された有機農場（下図でE1〜E5、平均 pH=7.08、平均土壌水分量=20.12%）と、主にミネラル肥料が使用されていた従来型の農場（下図でK1〜K5、平均 pH=6.13、K4とK5が一番酸性度が高い、平均土壌水分量=14.46%、K5が一番水分量が低い）を比較対象とし、植物として人参を使用して、その根圏における代表的な違いを議論しています。

土壌バクテリアと真菌について、
有機農場からのすべてのサンプルには、真菌よりも多くのバクテリアが含まれていた。
無機質肥料を大量に施用している従来型の農場は酸性度が高い傾向にあり、酸性度が高いほど（K3<K4~K5）バクテリアの存在量を遥かに超える真菌が見つかった。
中性の土壌pHがバクテリアの成長に有利であった。
菌類は酸性土壌で優勢であった。

　灰色はバクテリア、黄色は真菌です。

土壌酵素について、
L-グルタミナーゼ、β-グルコシダーゼが有機農場で高い傾向にあった。
酸性ホスファターゼが従来型の農場で高い傾向があった。

University of Medical Sciences, Babol, Iranらのグループは、COVID-19の重症から中症の患者におけるCD4⁺ T 細胞のサブセットに見られる興味深い現象を報告しています。
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/iid3.526

COVID-19における重症から中症の患者においては、健常者に比較して、TIM-3 が CD4⁺ T 細胞において顕著に過剰発現しており、CD4⁺ TIM-3⁺ CD39⁺ リンパ球も重症患者において健常者よりも顕著に高くなっていました。

COVID-19の重症から中症の患者においては、健常者に比べてリンパ球全体が顕著に減少し、リンパ球減少症が見られることが知られています。これは、多くのT 細胞が血管から肺組織の間質に侵入することにより、末梢血のT 細胞減少症を引き起こすからと考えられます。しかしながら、CD4⁺ T 細胞については、すべてのグループで大きな違いが見られるわけではなく、それと対照的に、全体的なリンパ球減少症以外に、CD8⁺ T 細胞がCOVID-19重症患者で健常者に比べて顕著に減少することもCOVID-19の大きな特徴です。

TIM-3 は、このような疲弊したT 細胞のマーカーの一つであり、Galectin-9 (Gal-9) がTIM-3のリガンドのひとつであります。そして、TIM-3/Gal-9 の相互作用がTh1 細胞のアポトーシスを誘導することが分かっています。一方、CD39は、細胞外アデノシン三リン酸（ATP）の加水分解酵素によって細胞外アデノシンを生成する外部酵素であり、損傷した細胞は細胞外ATPを分泌し、炎症誘発性反応を引き起こすことが知られています。

何故、このようなCD4⁺ T 細胞のサブセットがCOVID-19で上昇するのか？については非常に興味深く、治療においては、これらT 細胞を厳密に維持することがとても大切であるように思われます。

University of Chittagong, Bangladesh （実は、ブログ管理人も共著なのですが）のグループは、海洋環形動物が持つR型レクチン（PnL）について報告しています。
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8399747/

以前、著者らは、イソゴカイからGalに結合特異性を持つR型レクチン、PnLの抽出に成功していました。

R型レクチンは、トウゴマに含まれるABサブユニットからなるタンパク質毒素であるリシンB鎖に由来します。それらは通常、各サブドメインにGln-X-Trp（Q-X-W）シーケンスを持つ3葉のクローバーのようなβトレフォイル構造を持っています。どうして海洋環形動物がR型レクチンを持つのか？海洋環形動物のR型レクチンPnLはどんな機能を持つのか？については、依然として明確な回答はありません。しかし、PnLがどの部位に発現しているか？を知ることはその第一ステップになるに違いありません。

全体としてみると、PnLは、表皮、剛毛、斜筋、針状突起、神経索、および原腎管らの特定の細胞から分泌された後、細胞外の場所で発見されました。興味深いことに、Gal/GalNAcを含む糖鎖がPnLが発現している部位とほとんど同じ箇所で見つかっています。

これらが同じような場所に存在するということはブログ管理人にはとても興味深く見えます、だって植物毒素のリシンは、Gal特異的であり、明らかに外敵となる動物細胞をターゲットにしているからです。PnLは本当に何をしているのでしょう？興味は尽きません。