ポピュレーションセンシングとポピュレーションバーストの大きな違いは、ポピュレーションセンシングが細菌同士のコミュニケーションや細胞密度を感知するための遺伝子発現制御機構であるのに対し、ポピュレーションバーストは細菌がポピュレーションセンシングに対抗して病原性遺伝子の発現を抑制する機構であることである。

細菌はさまざまなメカニズムで互いにコミュニケーションをとっています。このようなコミュニケーション機構によって、彼らは個体密度を感知し、多くの生理的プロセスを制御しているのです。集団感知は、細菌が多用するメカニズムの一つである。集団感知は、コミュニケーションや集団密度の認識を容易にするだけでなく、ヒトなど他の宿主に対する細菌の病原性を維持する上でも重要な役割を担っている。しかし、細菌感染を制御するためには、集団感知メカニズムが問題となる。その解決策として、人口バーストを利用することができます。バースト集団不活性化は、細菌の集団感知を妨害し、病原性遺伝子の発現をブロックする。

カタログ

1. 概要と主な違い 2. グループ誘導とは 3. サドン クォーラムとは 4. グループ誘導とサドン クォーラムの類似点 5. 横並び比較 - グループ誘導とサドン クォーラムを表形式で示す 6. 要約

クォーラムセンシングは何ですか？

集団感知は、細菌が利用する遺伝的調節機構である。この仕組みを利用して、細菌細胞とコミュニケーションをとり、自分の人口密度を感知しているのです。彼らは、人口密度を感知するために、自己誘導物質と呼ばれる小さな分子を生成・分泌する。この方法を用いて、病原性遺伝子の発現を制御しているのです。また、自己誘導物質は拡散性のある小さなシグナル分子で、主にN-アシルホモセリンラクトン（AHL）である。病原性遺伝子の発現を誘発する。

図01：グループ誘導

集団感知は細菌の多くの生理活動において重要な役割を担っている。群集感受性の分子は、共生、病原性、能力、結合、抗生物質生産、運動性、胞子生産、窒素固定、バイオフィルム形成などのプロセスを誘導する。

また、人口誘導はグラム陰性菌と＊＊＊＊の両方でよく見られます。しかし、自己誘導物質として異なる分子を分泌している。グラム陰性菌はアシル化ホモセリンラクトンを介した集団誘導を行うが、******は加工されたオリゴペプチドを介した集団誘導を行う。

ノルマルクエンチングは何ですか？

突然の集団消滅は、バクテリアの集団感知機構と矛盾する自然なメカニズムである。集団感知は細菌の病原性遺伝子の発現を助けるが、集団破裂はそれを抑制する。このように、ポピュレーションバーストは病原性細菌の病原性遺伝子の発現をシャットダウンするメカニズムである。集団バーストでは、細菌は酵素や化学阻害剤を産生し、集団感知分子を分解する。自己誘導剤が分解されると、細菌は集団感知能力を失う。これにより、病原性細菌の病原性や毒性を低下させることができます。

図02: 突然の大量絶滅

ポピュレーションバーストは、いくつかの方法でポピュレーションセンシングを停止させる。シグナル伝達酵素を不活性化したり、シグナル伝達分子を模倣した分子を導入し、その受容体をブロックする。さらに、バーストした酵素はシグナル分子を分解したり、個体群感知シグナルを変化させたりする。

個体群の突然の消滅は自然界のメカニズムであるため、微生物病の予防法として開発することができる。細菌感染症では、細菌の感染が重要なポイントになります。したがって、急激な集団消滅は、細菌の交換を撹乱して細菌性疾患を予防するための有力な解決策**になると考えられる。したがって、突然の個体群消滅は、単純に病原性に対する抵抗力の一形態と定義することができる。

クォーラムセンシングとノルマルクエンチングの共通点

• この2つのメカニズムは、主にバクテリアに見られるものです。
• また、細菌が発生する自然のメカニズムでもある。
• さらに、どちらのプロセスでも、これらのプロセスを制御するための酵素や化学物質などが生成されます。

クォーラムセンシングとノルマルクエンチングの違い

個体群感知とは、細菌同士がコミュニケーションをとりながら、自分の個体群密度を感知することである。逆に、ポピュレーションバーストは、細菌がポピュレーションセンシングを妨害するために用いるプロセスである。これが、ポピュレーション・センシングとポピュレーション・バーストの決定的な違いなんですね。

さらに、集団感知と集団バーストのもう一つの大きな違いは、集団感知ではバクテリアが自ら誘導物質や集団感知シグナルを分泌するのに対し、集団感知ではバクテリアが酵素や集団感知阻害物質を産生することである。

グループ誘導とグループバーストの違いの比較については、以下のインフォグラフィックで詳しく解説しています。

概要 - クォーラムセンシング vs. ノルマルクエンチング

バクテリアの発生メカニズムとして、集団感知と突然の集団消滅が自然界に存在する。ポピュレーションセンシングは、バクテリア同士がコミュニケーションをとり、その集団密度を認識するのに役立つ。自己誘導剤と呼ばれる低分子化合物によって発生します。細菌共生、病原性、能力、結合、抗生物質生産、運動性、胞子生産、窒素固定、バイオフィルム形成に寄与し、細菌にとって重要なプロセスである一方、突然の個体数消滅は個体群感知に作用する。人口感知を阻害し、病原性遺伝子の発現をシャットダウンする。そのため、毒性耐性のメカニズムである。そこで、本稿では、ポピュレーションセンシングとポピュレーションバーストの違いについてまとめた。

引用

1 Miller, M B and B L Bassler. "Population sensing in bacteria", Annals of Microbiology, US National Library of Medicine, 2001, available here.Chen, F et al."Population bursting enzymes and their application in degrading signalling molecules to block population sensing-dependent** staining", International Journal of Molecular Sciences, MDPI, 26 August 2013, available here.カトリーヌら"Population bursts: a role in natural and applied development", Oxford University Press, Oxford University Press, 1 October 2015, available here.2 Chen, Fang et al."Population burst enzymes and their application in degrading signalling molecules to stop population induction-dependent **staining", International Journal of Molecular Sciences, MDPI, 26 August 2013, iii.カトリーヌら"Population bursts: their role in natural and applied development", Oxford University Press, オックスフォード大学出版局, 2015年10月1日。