通性嫌気性微生物

通性嫌気性生物とは、酸素が存在する場合は好気呼吸によってATPを生成するが、酸素がない場合は発酵に切り替えることができる生物である。 ^{[ 1 ] [ 2 ]}

通性嫌気性細菌の例としては、Staphylococcus spp. [ ^{3 ] 、} Escherichia coli、Salmonella、Listeria spp. ^{[ 4 ]} 、 Shewanella oneidensis、Yersinia pestisなどがある。また、特定の真核生物も通性嫌気性であり、これには、メダカ^{[ 5 ] [ 6 ]} 、 Saccharomyces cerevisiaeなどの真菌^{[ 7 ]}、および多くの水生無脊椎動物（例えば、ゴカイ類多毛類^{[ 8 ]）}が含まれる。

サルモネラ菌チフス菌の変異株において、偏性好気性菌または嫌気性菌となる変異株では、クロマチンリモデリングタンパク質のレベルが異なっていることが観察されている。偏性好気性菌は後にDNAジャイレースサブユニットA遺伝子（ gyrA ）に欠陥があることが判明し、偏性嫌気性菌はトポイソメラーゼI（ topI ）に欠陥があることが判明した。これは、トポイソメラーゼIおよびそれに伴う染色体DNAの弛緩が好気性増殖に必要な遺伝子の転写に必要であり、DNAジャイレースの場合はその逆であることを示している。 ^{[ 9 ]}さらに、大腸菌K-12では、ホスホフルクトキナーゼ（PFK）は好気性条件下では二量体として、嫌気性条件下では四量体として存在することが注目されている。 PFKが解糖系において果たす役割を考えると、これはパスツール効果のメカニズムに関連して、大腸菌K-12のグルコース代謝に対する酸素の影響に意味を持つ。^{[ 10 ] [ 11 ]}

大腸菌の酸素利用可能性の変化への適応を制御する主要な酸素応答性転写因子ArcAおよびFNRを含む転写因子（TF）の中核ネットワークが存在する可能性がある。これら2つの調節因子の活性は、微好気性範囲での遺伝子発現に影響を与える可能性のある空間的効果を示している。また、これらの酸素感受性タンパク質は、末端酸化酵素として知られる細胞膜内の酸素消費体によって細胞質内で保護されていることも観察されている。^{[ 12 ]}

通性嫌気性菌は、酸素または代替電子受容体のいずれかを使用する好気性および嫌気性呼吸鎖の両方を発現するため、酸素の存在下でも非存在下でも増殖することができます。^{[ 13 ]}例えば、酸素がない場合、大腸菌はフマル酸、硝酸塩、亜硝酸塩、ジメチルスルホキシド、またはトリメチルアミンオキシドを電子受容体として使用できます。 ^{[ 13 ]}この柔軟性により、通性嫌気性菌は多くの環境、および頻繁に変化する環境でも生存することができます。^{[ 1 ]}

いくつかの原生生物種は、ATP産生を高めるために通性嫌気性代謝を利用しており、この過程を通じて水素を生成できるものもある。^{[ 14 ]}

通性嫌気性菌は酸素の有無に関わらず増殖できるため、さまざまな環境で生存でき、変化する条件に容易に適応できるため、他の細菌よりも選択的に有利です。その結果、生命を脅かす病原体のほとんどは通性嫌気性菌です。^{[ 1 ]}

通性嫌気性病原体が酸素なしで生存できる能力は、感染によって宿主の腸管組織の酸素レベルが低下することが示されているため重要である。^{[ 15 ]}さらに、通性嫌気性菌が感染部位の酸素レベルを制限する能力は、酸素が活性酸素種（ROS）を生成する可能性があるため、それらの菌や他の細菌にとって有益である。これらの種は細菌に対して毒性があり、他の構成要素の中でも特にDNAを損傷する可能性がある。^{[ 1 ]}

a)大腸菌

b)サルモネラ菌

c)肺炎連鎖球菌

d)インフルエンザ菌

病原性通性嫌気性菌の例。

• 好気呼吸
• 嫌気呼吸
• 発酵
• 偏性好気性菌
• 偏性嫌気性菌
• 微好気性

• 通性嫌気性細菌
• 偏性嫌気性細菌
• 嫌気性細菌と有機物の分解（安定化）における嫌気性細菌。 2009年2月5日にWayback Machineにアーカイブされました。