コリネバクテリウム

コリネバクテリウム
血液寒天培地 上のコリネバクテリウム・ウルセランスのコロニー
科学的分類
ドメイン：	細菌
門:	放線菌類
クラス：	放線菌
注文：	結核菌
家族：	コリネバクテリア科 レーマンとノイマン 1907 （承認リスト 1980）[2]
属:	コリネバクテリウム・ レーマン・アンド・ノイマン 1896（1980年承認リスト）[1]
タイプ種
ジフテリア菌 (Kruse 1886) Lehmann and Neumann 1896 (承認リスト 1980)
種
本文を参照してください。
同義語
バクテリオ ネマ・ギルモアら1961 (承認リスト 1980) カセオバクター クロムバッハ 1978 (承認リスト 1980) トゥリセラ ・フンケ他1994

コリネバクテリウム（ / k ɔː ˈ r aɪ n ə b æ k ˌ t ɪər i ə m、 - ˈ r ɪ n -/）はグラム陽性細菌の 属であり、そのほとんどは好気性である。これらは桿菌（棒状）であり、生活のいくつかの段階では、より具体的には棍棒状になり、それが属名の由来となっている（コリネフォームは「棍棒状」を意味する）。

これらは自然界では動物の微生物叢（ヒトの微生物叢を含む）に広く分布しており、大部分は無害で、最も一般的には宿主と共生関係にある。^[3] C. glutamicumなど、いくつかは商業的、産業的に有用である。^{[4] [5] [6] [7]}その他はヒトに病気を引き起こす可能性があり、最も有名なのはC. diphtheriaeによって引き起こされるジフテリアである。様々な微生物叢の種（アルカノバクテリウム属やトゥルーペレラ属の同族を含む）と同様に、これらは通常は病原性はないが、時折、組織への非定型的なアクセス（傷経由）や弱まった宿主防御を日和見的に利用することがある。

コリネバクテリウム属は、1896年にレーマンとノイマンによって、ジフテリアの原因となる細菌桿菌を含む分類群として創設されました。この属は形態学的特徴に基づいて定義されました。16S rRNAの研究に基づいて、コリネバクテリウム属は、 G : C含有量の高いグラム陽性真正細菌の亜門に分類され、アルスロバクター、マイコバクテリウム、ノカルジア、ストレプトマイセスと系統学的に密接な関係があります。^[8]

この用語はギリシャ語のκορύνη, korýnē「こん棒、棍棒、杖、節くれだった植物の芽や新芽」^[9]とβακτήριον, baktḗrion「小さな棒」^{[10]に由来する。「ジフテロイド」という用語は、非}病原性のコリネバクテリアを表すために使用される。たとえば、C. diphtheriae は除外される。^[要出典]ジフテロイドという用語はギリシャ語のδιφθέρα, diphthérā「加工された皮革」に由来する。^{[11] [12]}

コリネバクテリアゲノムの比較解析により、この属に特有の保存されたシグネチャーインデル（CSI）がいくつか特定されました。CSIの例としては、ホスホリボース二リン酸：デカプレニルリン酸ホスホリボシルトランスフェラーゼ酵素の保存領域における2アミノ酸挿入と、酢酸キナーゼにおける3アミノ酸挿入があり、どちらもコリネバクテリウム属にのみ見られます。これらのインデルは両方とも、コリネバクテリウム属の種の分子マーカーとして機能します。さらに、コリネバクテリウム属に特有の16の保存されたシグネチャータンパク質が特定されています。これらのうち3つには、コリネバクテリウムに最も近い属であると考えられているDietzia属で相同遺伝子が見られます。連結されたタンパク質配列または 16S rRNA に基づく系統樹では、Corynebacterium属は明確な系統群を形成し、その中に明確なサブ系統群であるクラスター I があります。このクラスターは、C. diphtheriae、 C. pseudotuberculosis、 C. ulcerans、 C. aurimucosum、 C. glutamicum、およびC. efficiensの各種で構成されています。このクラスターは、 LepA の 2 アミノ酸挿入や RpoC の 7 または 8 アミノ酸挿入など、いくつかの保存されたシグネチャ挿入によって区別されます。また、 21 個の保存されたシグネチャタンパク質は、クラスター I のメンバーにのみ見られます。C. jeikeiumとC. urealyticumで構成される別のクラスターが提案されており、これは、これら 2 つの種に固有の 19 個の異なる保存されたシグネチャタンパク質の存在によって裏付けられています。^{[13]コリネバクテリアは}G+C含有量が高く、その範囲は46～74モル％である。^[14]

コリネバクテリウム属の主な特徴は、1986年にコリンズとカミンズがコリン・テイラーのために記述した。^{[15]グラム陽性、}カタラーゼ陽性、胞子形成なし、運動性なし、直線またはわずかに湾曲した桿菌である。 ^{[16]貯蔵リン酸領域を表す} 異染色顆粒が通常存在する。その大きさは長さ2～6μm 、直径0.5μmである。細菌は特徴的な方法で集まり、それは「V」、「柵状」、「漢字」の形として説明されている。楕円形に見えることもある。好気性または通性嫌気性、化学有機栄養生物である。ライフサイクルを通じて多形性であり、さまざまな長さで発生し、周囲の条件に応じて両端が厚くなることが多い。^[17]

一部のコリネバクテリアは親油性（CDCコリネフォルムグループF-1およびG、C. accolens、C. afermentans subsp. lipophilum、C. bovis、^[18] C. jeikeium、C. macginleyi、C. uropygiale、^[19]およびC. urealyticumなど）ですが、医学的に関連するコリネバクテリアは通常は親油性ではありません。^[20]非親油性細菌は、発酵性（C. amycolatum、C. argentoratense 、 C. diphtheriaeグループのメンバー、C. glukuronolyticum、C. glutamicum、C. matruchotii、C. minutissimum、C. striatum、およびC. xerosisなど）または非発酵性（C.アフェルメンタンス亜種アフェルメンタンス、C. auris、C. pseudodiphtheriticum、およびC. propinquum）。^[18]

細胞壁は特徴的で、ムレイン壁にはメソジアミノピメリン酸が優勢を占め^{[3] [16] 、}アラビノガラクタンや、L-Rha p -(1 → 4)--D-GlcNAc-リン酸と呼ばれる二糖結合で結合したコリネミコール酸（炭素原子22〜26個を持つミコール酸）が多数繰り返されています。これらは、コリネバクテリウム属によく見られる複合体、ミコリル-AG-ペプチドグリカン（mAGP）を形成します。 ^[21]ほとんどのコリネバクテリアとは異なり、コリネバクテリウム・クロッペンステッティにはミコール酸が含まれていません。^[22]

コリネバクテリアは栄養豊富な培地でもゆっくりと成長します。栄養要件では、すべてのコリネバクテリアは成長するためにビオチンを必要とします。一部の株はチアミンとPABAも必要とします。[15] ゲノムが配列されているコリネバクテリウム種の中には、²⁵⁰万から300万の塩基対を持つものもあります。この細菌は、レフラー培地、血液寒天、トリプチケース大豆寒天（TSA）で成長します。外観は粒状で、ほとんどが半透明ですが、中心は不透明で、凸型で、連続した境界を持つ小さな灰色のコロニーを形成します。^[16]レフラー培地では、色は黄白色になる傾向があります。TSAでは、中心が黒く、境界が歯状の灰色のコロニーを形成することがあります。花に似たもの（C. gravis）、連続した境界（C. mitis）、または2つの形態の混合（C. intermedium）のいずれかです。^[要出典]

コリネバクテリウム属菌は、自然界では土壌、水、植物、食品中に広く分布している。^{[3] [16]}非ジフテリア性のコリネバクテリウム属菌は、ヒトや動物の粘膜や正常な皮膚細菌叢にも生息している。 ^{[3] [16]}コリネバクテリウム・ウロピギアレは、鳥類の羽繕い腺など、珍しい生息地に生息することが最近報告されている。^[19]種によっては、ヒトや他の動物に病原性を示すことが知られている。おそらく最も有名なのは、バクテリオファージと相互作用して初めてジフテリア毒素を産生する能力を獲得するジフテリア菌である。^{[23] [24]ヒトに病原性のある他の種としては、} C. アミコラタム、C. ストリアタム、C. ジェイケイウム、 C. ウレアリティカム、C. キセローシスなどがある。^{[25] [26] [27] [28] [29]}これらはすべて免疫抑制患者の病原体として重要です。他の動物における病原性種にはC. bovisとC. renaleが含まれます。^{[30]この属はヒトの}唾液マイクロバイオームの一部であることが判明しています。^[31]

最も顕著なヒト感染症はジフテリア菌によって引き起こされるジフテリアである。これは急性の伝染性感染症で、扁桃腺の周囲や喉の奥に死んだ上皮細胞、白血球、赤血球、フィブリンの偽膜が形成されるのが特徴である。^[32]先進国ではまれな病気で、ワクチン未接種者、特に学齢期の子供、高齢者、好中球減少症または免疫不全患者、人工心臓弁、シャント、カテーテルなどの人工器具を使用している人に発生する傾向がある。発展途上国でより一般的である^[33]傷口、外陰部、結膜、中耳に感染することもある。院内で広がることもある。^[34]毒性と毒素産生能を持つ菌株は、2つのポリペプチド鎖からなる外毒素を産生する。この外毒素自体は、細菌がβプロファージの遺伝子によって形質転換されたときに産生される。^{[23] [24]}

いくつかの種は動物に病気を引き起こし、最も有名なのは乾酪性リンパ節炎を引き起こすC. pseudotuberculosisで、いくつかは人間にも病原性があります。健康な宿主を攻撃するものもあれば、免疫不全者を攻撃する傾向があるものもあります。感染の影響には、肉芽腫性リンパ節腫脹、肺炎、咽頭炎、皮膚感染症、心内膜炎などがあります。コリネバクテリア性心内膜炎は、血管内デバイスを装着した患者に最も多く見られます。^[35]コリネバクテリウムのいくつかの種は腋窩毛虫症を引き起こす可能性があります。^[36] C. striatum は腋窩臭を引き起こす可能性があります。^[37] C. minutissimum は紅色湿疹を引き起こします。

非病原性のコリネバクテリウム種は、アミノ酸^[38]やヌクレオチドの生産、ステロイドの生物変換^[39]、炭化水素の分解^[40] 、チーズの熟成^{[41 ] 、}酵素の生産[ ^42]などの重要な産業用途に使用されています。一部の種は、抗生物質に似た代謝物、すなわちコリネシン-リノシン型のバクテリオシン^{[34] [43] [44]}、抗腫瘍剤^[45]などを生成します。最も研究されている種の1つはC. glutamicumで、その名前は好気条件下でグルタミン酸を生成する能力に由来しています。^[46]

L-リジンの生産はC. glutamicumに特有で、遺伝子工学によって中核代謝酵素が操作され、ペントースリン酸経路からの NADPH の生産、および L-リジン合成へのコミットメントステップである L-4-アスパルチルリン酸への代謝フラックスを促進します。lysC、dapA、dapC、および dapF。これらの酵素は、代謝フラックスを増やすために十分な量のリジン前駆体が生成されるように遺伝子工学によって産業界で上方制御されています。中間体が蓄積すると、トレオニンやアスパラギンの生成などの望ましくない副反応が発生する可能性があるため、科学者は副反応酵素の生成が制限されるように PCR 工学と化学的ノックアウトによってC. glutamicumの変異株を開発しました。産業界で行われる遺伝子操作の多くは、従来のクロスオーバー法または転写活性化因子の阻害によるものです。^[47]

機能的に活性なヒト上皮成長因子の発現はC. glutamicumでもたらされており、^{[48]ヒトタンパク質の工業規模生産の可能性を示しています。発現されたタンパク質は、一般}分泌経路またはツインアルギニン転座経路のいずれかを介して分泌される可能性があります。^[49]

グラム陰性細菌とは異なり、グラム陽性コリネバクテリウム属には、ヒトの抗原性エンドトキシンとして機能するリポ多糖類が存在しない。^[要出典]

コリネバクテリウムは以下の種から構成される: ^[50]

Wikispeciesには、Corynebacteriumに関する情報があります。

• Burkovski, Andreas 編 (2008)。コリネバクテリア: ゲノミクスと分子生物学。Caister Academic Press。ISBN 978-1-904455-30-1。
• Ryan KJ、Ray CG編 (2004)。Sherris Medical Microbiology (第 4 版)。McGraw Hill。ISBN 978-0-8385-8529-0。
• コリネバクテリア転写因子と制御ネットワークのデータベース
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