リシニバチルス・スフェリカス

リシニバチルス・スフェリカス
科学的分類
ドメイン：	細菌
門:	バシロタ
クラス：	バチルス
注文：	ナデシコ目
家族：	バチルス科
属:	リシニバチルス
種：	L.スフェリクス
二名法名
	リシニバチルス・スフェリカス; (マイヤーとネイド 1904) アハメド他2007

Lysinibacillus sphaericus（旧称Bacillus sphaericus）^[1]は、土壌によく見られるグラム陽性、中温性、桿菌です高温、化学物質、紫外線に耐性のある耐性胞子を形成し、長期間生存することができます。世界保健機関が特に注目しているのは、一部の菌株が2つの蚊属（イエカ属とハマダラカ属）に対して幼虫駆除効果を発揮すること^[2]で、生物学的害虫駆除によく使用されるBacillus thuringiensisよりも効果的です。栄養状態のL. sphaericus細胞は、黄熱ウイルスとデングウイルスの重要な媒介者であるネッタイシマカの幼虫^[3]にも有効です。

この種に似た細菌がドミニカ共和国の2500万年前の琥珀から発見され、胞子の復活に成功した。^[4]

分類

Bacillus sphaericusからLysinibacillus sphaericusへの再分類は、 Lysinibacillus 属がBacillus属の基準種とは対照的に、リジン、アスパラギン酸、アラニン、グルタミン酸を含むペプチドグリカンを含むという事実に基づいています。^[1]

L. sphaericusに は5つの相同性グループ（IV）があり、グループIIはさらにサブグループIIAとIIBに分かれています。^[5]完全なゲノムが知られる前から、グループ間の相同性が低いため、これらのグループは異なる種を表すと提案されていました。2015年に、Xuらによるゲノム規模の研究では、現在の種は側系統であり、L. fusiformisとL. boronitoleransを包含することが示されました。^[6]GTDBの全ゲノム比較は、種の分割の必要性に同意しています。^[7]

生物学的害虫駆除

昆虫病原性株は相同性サブグループIIAに含まれていますが、このグループには非病原性分離株も含まれています。L . sphaericusのいくつかの株の殺虫活性は1965年に初めて発見され、その後の研究で蚊がこの細菌の主な標的であることがわかりました。卵に致死効果を持つ線虫 Trichostrongylus colubriformisなどの他の生物に対する活性の報告があります。 ^{[8]これは世界中の蚊の駆除プログラムで重要な役割を果たしており、}哺乳類、魚類、鳥類、非双翅目昆虫に対して安全であることに加えて、蚊の幼虫に対して高い特異性を持っています。^[2]

高毒性株は胞子形成中に、主要な殺虫成分であるBinA（42 kDa）およびBinB（ 51 kDa ）タンパク質からなるバイナリ毒素を産生する。タンパク質BinBは上皮中腸細胞の受容体に結合して作用し、細胞溶解を引き起こすBinAの侵入を促進する。^[9]幼虫に摂取された後、これらのタンパク質は腸内で可溶化され、タンパク質分解を受けて活性な低分子量誘導体になる。高毒性株と低毒性株の両方の栄養細胞はMtx1、Mtx2、およびMtx3毒素を産生するが、Mtx1とMtx2は定常期にプロテアーゼによって分解されるため、胞子形成培養では検出されない。^[10]さらに、バイナリ毒素遺伝子とタンパク質の存在が18の病原性株で確認されている。^{[11] OT4b.2、OT4b.20、OT4b.25、OT4b.26、OT4b.58株は、}C. quinquefasciatusの幼虫に対して、WHO基準株2362の胞子と同等の毒性があることが判明した。 ^[12]

バイオレメディエーション

重金属

L. sphaericusのバイオレメディエーションの可能性は広く研究されており、クロム酸還元能力を持つ株が様々な汚染環境や自然に金属を多く含む土壌から分離されている。^[13]ドイツのウラン採掘廃棄物の山から分離された株JG-A12は、アルミニウム、カドミウム、銅、鉛、ウランを可逆的に結合することもできる。^[14]さまざまな研究で、この能力はこれらの細胞を覆う S層と呼ばれるタンパク質表面の存在によるものであり、S層は生理食塩水中の大量の重金属を結合することができることがわかっている。^{[15]コロンビアの分離株IV(4)10とOT4b.31の}バイオテクノロジーの可能性は、生きているバイオマスと死んだバイオマスへの重金属のバイオ吸着を示した。^[16]L. sphaericus CBAM5株は200 mMのヒ素に対して耐性を示したが、これはヒ酸還元酵素遺伝子の存在によって説明できるかもしれない。^[17]

参考文献

^ ab アーメド、イフティカール;横田章山添篤史藤原亨 (2007) 「Lysinibacillus boronitolerans gen. nov. sp. nov. の提案、および Bacillus fusiformis から Lysinibacillus fusiformis comb. nov. へ、および Bacillus sphaericus から Lysinibacillus sphaericus comb. nov. への移管」。系統的および進化的微生物学の国際ジャーナル。57 (5): 1117–1125。土井：10.1099/ijs.0.63867-0。PMID 17473269。
^ ab Berry, Colin (2012-01-01). 「細菌 Lysinibacillus sphaericus は昆虫病原体として」。Journal of Invertebrate Pathology . 109 (1): 1–10. doi : 10.1016/j.jip.2011.11.008 . PMID 22137877.
^ サンタナ・マルティネス、JC;シルバ、JJ。ドゥッサン、J (2019 年 2 月) 「ネッタイシマカおよびアカイエカの野外採集幼虫および実験室幼虫の混合培養に対するリシニバチルス・スファエリクスの有効性」。昆虫学研究紀要。109 (1): 111–118。土井：10.1017/S0007485318000342。PMID 29784071。S2CID 29162148 。
^ Cano, RJ; Borucki, MK (1995年5月19日). 「2500万年から4000万年前のドミニカ産琥珀における細菌胞子の復活と同定」. Science . 268 (5213): 1060–4. doi :10.1126/science.7538699. PMID 7538699.
^ KRYCH, VIRGINIA K.; JOHNSON, JOHN L.; YOUSTEN, ALLAN A. (1980). 「Bacillus sphaericus株間のデオキシリボ核酸相同性」International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology . 30 (2): 476–484. doi : 10.1099/00207713-30-2-476 .
^ Xu, Kai; Yuan, Zhiming; Rayner, Simon; Hu, Xiaomin (2015年12月). 「ゲノム比較により、再分類された新属Lysinibacillusの系統発生に関する分子レベルの知見が得られる」BMC Genomics . 16 (1): 140. doi : 10.1186/s12864-015-1359-x . PMC 4363355. PMID 25888315 .
^ 「GTDB - ツリー」. gtdb.ecogenomic.org .
^ Bone, Leon W.; Tinelli, Regina (1987-12-01). 「Trichostrongylus colubriformis: Bacillus sphaericus (strain 1593) 胞子からの毒性抽出物の幼虫駆除活性」.実験寄生虫学. 64 (3): 514–516. doi :10.1016/0014-4894(87)90066-X. PMID 3678452.
^ Baumann, P; Clark, MA; Baumann, L; Broadwell, AH (1991 年 9 月). 「蚊の病原体としての Bacillus sphaericus: 生物とその毒素の特性」. Microbiological Reviews . 55 (3): 425–436. doi :10.1128/MR.55.3.425-436.1991. ISSN 0146-0749. PMC 372827. PMID 1682792 .
^ Thanabalu, T; Porter, AG (1995 年 11 月). 「プロテアーゼ欠損組換え Bacillus sphaericus における 100 キロダルトンの殺蚊毒素の効率的発現」.応用環境微生物学. 61 (11): 4031–4036. Bibcode :1995ApEnM..61.4031T. doi :10.1128/AEM.61.11.4031-4036.1995. ISSN 0099-2240. PMC 167711. PMID 8526518 .
^ “コロンビア生物工学改訂版”.コロンビア・デ・バイオテクノロジーの改訂版。 2014. doi : 10.15446/rev.colomb.biote。hdl : 10495/7917。
^ Lozano, Lucía C.; Dussán, Jenny (2013-08-01). 「Lysinibacillus sphaericus の金属耐性と幼虫駆除活性」. World Journal of Microbiology and Biotechnology . 29 (8): 1383–1389. doi :10.1007/s11274-013-1301-9. ISSN 0959-3993. PMID 23504213. S2CID 30523002.
^ DESAI, C; JAIN, K; MADAMWAR, D (2008). 「Cr(VI) 汚染産業埋立地から分離された 3 種の土着 Bacillus sp. の細胞質抽出物における Cr(VI) の In vitro 還元電位の評価」。バイオリソーステクノロジー。99 ( 14): 6059–6069。doi : 10.1016 /j.biortech.2007.12.046。ISSN 0960-8524。PMID 18255287 。
^ セレンスカ＝ポベル、ソーニャ;パナク、ペトラ。ミテバ、ワーニャ。ブーダコフ、イヴォ。ベルンハルト、ゲルト。ニッチェ、ヘイノ (1999-05-01)。「3つの土着バチルス株、B.セレウス、B.メガテリウム、B.スファエリクスによるウラン廃棄物の排水からの重金属の選択的蓄積」。FEMS 微生物学、生態学。29 (1): 59–67。土井：10.1111/j.1574-6941.1999.tb00598.x。ISSN 0168-6496。
^ Sleytr, Uwe B; Györvary, Erika; Pum, Dietmar (2003-09-01). 「表面および界面における S 層タンパク質格子の結晶化」。Progress in Organic Coatings。Keystone 2002. 47 (3): 279–287. doi :10.1016/S0300-9440(03)00143-7.
^ Velásquez, Lina; Dussan, Jenny (2009-08-15). 「Bacillus sphaericus の死体および生体バイオマスにおける重金属の生体吸着および生体蓄積」。Journal of Hazardous Materials . 167 (1): 713–716. doi :10.1016/j.jhazmat.2009.01.044. PMID 19201532.
^ Villegas-Torres, Maria F.; Bedoya-Reina, Oscar C.; Salazar, Camilo; Vives-Florez, Martha J.; Dussan, Jenny (2011-01-01). 「ヒ素汚染土壌から分離された微生物間のarsC遺伝子の水平伝播」International Biodeterioration & Biodegradation . 65 (1): 147–152. doi :10.1016/j.ibiod.2010.10.007.

外部リンク

BacDive - 細菌多様性メタデータベースにおける Lysinibacillus sphaericus のタイプ株

[:0-1] アーメド、イフティカール;横田章山添篤史藤原亨 (2007) 「Lysinibacillus boronitolerans gen. nov. sp. nov. の提案、および Bacillus fusiformis から Lysinibacillus fusiformis comb. nov. へ、および Bacillus sphaericus から Lysinibacillus sphaericus comb. nov. への移管」。系統的および進化的微生物学の国際ジャーナル。57 (5): 1117–1125。土井：10.1099/ijs.0.63867-0。PMID 17473269。

[:1-2] Berry, Colin (2012-01-01). 「細菌 Lysinibacillus sphaericus は昆虫病原体として」。Journal of Invertebrate Pathology . 109 (1): 1–10. doi : 10.1016/j.jip.2011.11.008 . PMID 22137877.

[3] サンタナ・マルティネス、JC;シルバ、JJ。ドゥッサン、J (2019 年 2 月) 「ネッタイシマカおよびアカイエカの野外採集幼虫および実験室幼虫の混合培養に対するリシニバチルス・スファエリクスの有効性」。昆虫学研究紀要。109 (1): 111–118。土井：10.1017/S0007485318000342。PMID 29784071。S2CID 29162148 。

[4] Cano, RJ; Borucki, MK (1995年5月19日). 「2500万年から4000万年前のドミニカ産琥珀における細菌胞子の復活と同定」. Science . 268 (5213): 1060–4. doi :10.1126/science.7538699. PMID 7538699.

[5] KRYCH, VIRGINIA K.; JOHNSON, JOHN L.; YOUSTEN, ALLAN A. (1980). 「Bacillus sphaericus株間のデオキシリボ核酸相同性」International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology . 30 (2): 476–484. doi : 10.1099/00207713-30-2-476 .

[6] Xu, Kai; Yuan, Zhiming; Rayner, Simon; Hu, Xiaomin (2015年12月). 「ゲノム比較により、再分類された新属Lysinibacillusの系統発生に関する分子レベルの知見が得られる」BMC Genomics . 16 (1): 140. doi : 10.1186/s12864-015-1359-x . PMC 4363355. PMID 25888315 .

[7] 「GTDB - ツリー」. gtdb.ecogenomic.org .

[8] Bone, Leon W.; Tinelli, Regina (1987-12-01). 「Trichostrongylus colubriformis: Bacillus sphaericus (strain 1593) 胞子からの毒性抽出物の幼虫駆除活性」.実験寄生虫学. 64 (3): 514–516. doi :10.1016/0014-4894(87)90066-X. PMID 3678452.

[9] Baumann, P; Clark, MA; Baumann, L; Broadwell, AH (1991 年 9 月). 「蚊の病原体としての Bacillus sphaericus: 生物とその毒素の特性」. Microbiological Reviews . 55 (3): 425–436. doi :10.1128/MR.55.3.425-436.1991. ISSN 0146-0749. PMC 372827. PMID 1682792 .

[10] Thanabalu, T; Porter, AG (1995 年 11 月). 「プロテアーゼ欠損組換え Bacillus sphaericus における 100 キロダルトンの殺蚊毒素の効率的発現」.応用環境微生物学. 61 (11): 4031–4036. Bibcode :1995ApEnM..61.4031T. doi :10.1128/AEM.61.11.4031-4036.1995. ISSN 0099-2240. PMC 167711. PMID 8526518 .

[11] “コロンビア生物工学改訂版”.コロンビア・デ・バイオテクノロジーの改訂版。 2014. doi : 10.15446/rev.colomb.biote。hdl : 10495/7917。

[12] Lozano, Lucía C.; Dussán, Jenny (2013-08-01). 「Lysinibacillus sphaericus の金属耐性と幼虫駆除活性」. World Journal of Microbiology and Biotechnology . 29 (8): 1383–1389. doi :10.1007/s11274-013-1301-9. ISSN 0959-3993. PMID 23504213. S2CID 30523002.

[13] DESAI, C; JAIN, K; MADAMWAR, D (2008). 「Cr(VI) 汚染産業埋立地から分離された 3 種の土着 Bacillus sp. の細胞質抽出物における Cr(VI) の In vitro 還元電位の評価」。バイオリソーステクノロジー。99 ( 14): 6059–6069。doi : 10.1016 /j.biortech.2007.12.046。ISSN 0960-8524。PMID 18255287 。

[14] セレンスカ＝ポベル、ソーニャ;パナク、ペトラ。ミテバ、ワーニャ。ブーダコフ、イヴォ。ベルンハルト、ゲルト。ニッチェ、ヘイノ (1999-05-01)。「3つの土着バチルス株、B.セレウス、B.メガテリウム、B.スファエリクスによるウラン廃棄物の排水からの重金属の選択的蓄積」。FEMS 微生物学、生態学。29 (1): 59–67。土井：10.1111/j.1574-6941.1999.tb00598.x。ISSN 0168-6496。

[15] Sleytr, Uwe B; Györvary, Erika; Pum, Dietmar (2003-09-01). 「表面および界面における S 層タンパク質格子の結晶化」。Progress in Organic Coatings。Keystone 2002. 47 (3): 279–287. doi :10.1016/S0300-9440(03)00143-7.

[16] Velásquez, Lina; Dussan, Jenny (2009-08-15). 「Bacillus sphaericus の死体および生体バイオマスにおける重金属の生体吸着および生体蓄積」。Journal of Hazardous Materials . 167 (1): 713–716. doi :10.1016/j.jhazmat.2009.01.044. PMID 19201532.

[17] Villegas-Torres, Maria F.; Bedoya-Reina, Oscar C.; Salazar, Camilo; Vives-Florez, Martha J.; Dussan, Jenny (2011-01-01). 「ヒ素汚染土壌から分離された微生物間のarsC遺伝子の水平伝播」International Biodeterioration & Biodegradation . 65 (1): 147–152. doi :10.1016/j.ibiod.2010.10.007.