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微生物学:グラム陰性細菌の外膜は荷重支持に不可欠な要素である

Nature 559, 7715 doi: 10.1038/s41586-018-0344-3

グラム陰性細菌は、細胞膜、ペプチドグリカンの細胞壁、外膜で構成される複雑な細胞エンベロープを持っている。このエンベロープは選択的な化学的障壁で、細胞の形を決め、細胞が膨圧などの大きな機械的負荷に耐えられるようにしている。共有結合で架橋された細胞壁が、エンベロープの機械的特性の基盤となっていると広く信じられている。今回我々は、大腸菌(Escherichia coli)細胞の剛性と強度が、主として外膜に由来することを明らかにした。外膜を化学的あるいは遺伝学的に損なわせると、引き伸ばし、曲げ、押し込みなどの力をかけたときに、それに応じた細胞エンベロープの変形が著しく大きくなり、また機械的な摂動を受けた際やL型増殖の間に引き起こされる細胞の溶解のレベルが増加した。外膜の剛性には、リポ多糖類とタンパク質の両方が寄与していた。これらの知見によって、グラム陰性細菌の支配的な機械的要素は細胞壁であるというこれまでの通説が覆され、むしろ外膜の方が細胞壁よりも硬い可能性があり、機械的負荷は多くの場合これらの構造の均衡に支えられていることが分かった。

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