外膜小胞

外膜小胞（OMV）はグラム陰性細菌の外膜から放出される小胞である。グラム陽性細菌も小胞を放出するが、それらの小胞はより広いカテゴリである細菌膜小胞（MV）に分類される。OMVは最初に発見されたMVであり、外膜と内膜の両方の部分を含むグラム陰性細菌の小胞である外内膜小胞（OIMV）とは区別される。 ^{[1]外膜小胞は、1966～67年に}インドの科学者スミリティ・ナラヤン・チャタジー教授とJ.ダスによって透過型電子顕微鏡法^[2]を用いて初めて発見され、特徴付けられました。 ^{[3] [4] OMVには、OMV同士、環境内の他の}微生物、および宿主とのコミュニケーション手段を提供する機能があると考えられている。これらの小胞は、細菌細胞シグナル伝達生化学物質の輸送に関与しており、これにはDNA、RNA、タンパク質、エンドトキシン、および関連する毒性分子が含まれます。この通信は、海洋の微生物培養、 ^[5]、動物、植物、さらには人体の内部でも行われます。 ^[6]

グラム陰性細菌は、細菌の生化学物質を環境中の標的細胞に輸送するために、ペリプラズムを利用してOMVを分泌する。OMVはまた、宿主の病気の過程に寄与する可能性のある内毒素性リポ多糖を運ぶこともできる。 ^{[7] [8]} このメカニズムは、細菌分泌貨物を加水分解と細胞外希釈を最小限に抑えて長距離輸送する、また特定の仕事を達成するために他の補助分子（例えば、毒性因子）を補充するなど、さまざまな利点をもたらすが、標的細胞の防御兵器庫から安全な距離を保つ。OMVによって輸送される生化学的シグナルは、「戦争と平和」の状況で大きく変わる可能性がある。「自己満足的な」細菌コロニーでは、OMVは遺伝子変換のためにDNAを「関連した」微生物に輸送したり、細胞シグナル伝達分子を転座させてクオラムセンシングやバイオフィルム形成に利用したりするために使用される可能性がある。周囲の他の細胞型からの「チャレンジ」の間、OMV は分解酵素や破壊酵素を運ぶのに好まれるかもしれない。同様に、OMV は宿主と病原体の界面でより多くの侵入タンパク質を含むかもしれない(図 1)。分泌微生物の周囲の環境要因が、これらの細菌に特異的に濃縮された OMV を合成し、分泌させ、生理学的に当面の課題に適合させる原因になっていると予想される。したがって、細菌 OMV は強力な免疫調節剤であるため^[9]、免疫原性の内容を操作することで、脅威となる感染症から人間や動物を免疫するための強力な病原体フリーワクチン^[10]として利用できる。現在、米国で承認されている OMV ワクチンは髄膜炎に対するVA-MENGOC-BC と Bexseroのみであるが、淋病に対する OMV ワクチンは承認を申請中である。^{[11] [12]}

グラム陰性細菌は二重の脂質二重層を持っています。内側の二重層である内細胞膜は、細胞質または細胞質を囲んでいます。この内細胞膜を取り囲むのは、細菌外膜と呼ばれる2番目の二重層です。これら2つの膜の間の区画または空間は、ペリプラズムまたはペリプラズム空間と呼ばれます。さらに、ペプチドグリカン層からなる堅固な細胞壁があり、細胞膜を取り囲み、ペリプラズム空間を占めています。ペプチドグリカン層は、細菌細胞の形状を維持するためにある程度の強度を提供し、また微生物を厳しい環境から保護します。

グラム陰性細菌のOMVの生合成における最初のステップ^[13]は、ペプチドグリカン層上の外膜の膨らみである。外膜の外側へのリン脂質の蓄積が、この外膜の外側への膨らみの基礎であると考えられている。 ^[14]このリン脂質の蓄積は、リン脂質をOMの外側から内側に輸送するVacJ/Yrb ABC輸送システムによって制御される。^[14]さらに、硫黄枯渇などの環境条件は、リン脂質の過剰産生状態を引き起こし、OMV放出の増加を引き起こす可能性がある。^[15]

外膜からの小胞の実際の放出は不明である。小胞構造は自然に放出される可能性がある。あるいは、少数のタンパク質が外膜と細胞膜を「リベット」で固定し、ペリプラズムの膨らみが外膜の表面から「風船状」のポケットのように突き出ているのではないかとも考えられている。「リベット複合体」の横方向拡散は、ペリプラズムの大きな膨らみを OMV として切り離すのに役立つ可能性がある。^[16]

細菌膜小胞の細胞表面に沿った分散が、ヒトの腸内によく見られる常在細菌である生きた大腸菌で測定された。抗生物質治療は小胞のダイナミクス、小胞と膜の親和性、細胞膜の表面特性を変え、細菌膜表面に沿った小胞輸送を全般的に促進し、その運動特性が抗生物質ストレスのサインである可能性を示唆した。^{[17]細菌OMVのこの初の高解像度で定量的な追跡にもかかわらず、OMVの生合成と輸送の}生体力学を理解するための詳細な実験作業がまだ待たれている。OMVはまた、種内、種間、界間の細胞シグナル伝達のための外膜小胞輸送を介した原核生物のエキソサイトーシスに関する現在の研究でも注目されており、これは微生物の毒性、宿主と病原体の相互作用、地球の生態系におけるさまざまな種間の相互関係についての私たちの考え方を変えると期待されている。

• エキソサイトーシス
• 宿主と病原体の相互作用
• 宿主と病原体のインターフェース
• 細菌ジスルフィド酸化還元酵素の一覧
• 毒性