フィラメント形成

ペプチドグリカン合成阻害剤（セフロキシム、セフタジジムなど）は、隔壁でペプチドグリカンを架橋するペニシリン結合タンパク質（PBP） （大腸菌や緑膿菌のPBP3など）を阻害することでフィラメント形成を誘導します。側壁合成に関与するPBPはセフロキシムやセフタジジムの影響を比較的受けないため、細胞分裂を伴わずに細胞伸長が進み、フィラメント形成が観察されます。^{[ 3 ] [ 11 ] [ 12 ]}

DNA合成阻害およびDNA損傷性抗生物質（例：メトロニダゾール、マイトマイシンC、フルオロキノロン、ノボビオシン）は、SOS応答を介してフィラメント形成を誘導する。SOS応答は、DNAが修復されるまで隔壁形成を阻害し、この遅延により損傷したDNAの子孫への伝達が阻止される。細菌は、Zリング形成を停止するFtsZ阻害剤であるタンパク質SulAを合成することにより隔壁形成を阻害し、それによってPBP3のリクルートと活性化を停止する。 ^{[ 3 ] [ 13 ]}細菌が葉酸合成阻害剤（例：トリメトプリム）による処理によって核酸塩基チミン を欠乏すると、これもDNA合成を阻害し、SOSを介したフィラメント形成を誘導する。SulAおよび他のFtsZ阻害剤（例：ベルベリン）によるZリング形成の直接的な阻害もフィラメント形成を誘導する。^{[ 3 ] [ 14 ] [ 15 ]}

一部のタンパク質合成阻害剤（例：カナマイシン）、RNA合成阻害剤（例：ビシクロマイシン）、膜破壊剤（例：ダプトマイシン、ポリミキシンB）もフィラメント形成を引き起こしますが、これらのフィラメントは上記の抗生物質によって誘導されるフィラメントよりもはるかに短いです。^{[ 3 ]}

^{菌糸形成は、環境ストレスの結果であることが多い。温度ショック[ 16 ]}、水分不足^{[ 17 ]} 、高浸透圧^{[ 18 ]} 、極端なpH ^{[ 19 ] 、および紫外線照射[ 20 ]}に対する反応として観察されている。紫外線は細菌のDNAを損傷し、SOS応答を介して菌糸形成を誘導する^{[ 3 ] [ 21 ]}。 飢餓も細菌の菌糸形成を引き起こす可能性がある^{[ 9 ]。} 例えば、細菌が核酸塩基チミンを欠乏すると、DNA合成が阻害され、SOSを介した菌糸形成が誘導される^{[ 3 ] [ 22 ] 。}

グルタミン、プロリン、アルギニンなどのアミノ酸や、いくつかの分岐鎖アミノ酸など、いくつかの主要栄養素や生体分子が細菌細胞を糸状に成長させる可能性がある。^{[ 23 ]} Paraburkholderia elongata などの特定の細菌種は、分裂タンパク質に必要な金属補因子をキレートできるポリリン酸の形でリン酸を蓄積する傾向があるため、糸状に成長する。^{[ 2 ]} さらに、細胞内病原菌であるBordetella atropiでは、栄養豊富な環境によって糸状化が誘導される。これは、高度に保存された UDP-グルコース経路を介して起こる。UDP-グルコースの生合成と感知は細菌の細胞分裂を抑制し、その結果生じる糸状化によってB. atropi は隣接する細胞に広がることができる。^{[ 24 ]}

フィラメント形成は、チミジル酸合成に影響を与える他の経路によっても誘発されることがあります。例えば、ジヒドロ葉酸還元酵素（DHFR）活性の部分的喪失は可逆的なフィラメント形成を引き起こします。^{[ 25 ]} DHFRは、プリンおよびチミジル酸合成に不可欠なテトラヒドロ葉酸の量を調節する上で重要な役割を果たしています。DHFR活性は、突然変異または高濃度の抗生物質トリメトプリムによって阻害されることがあります（上記の抗生物質誘発性フィラメント形成を参照）。

ペリプラズムやエンベロープの過密状態は、正常な分裂装置の機能を阻害することでグラム陰性細菌のフィラメント形成を誘発することもある。^{[ 26 ] [ 27 ]}

細菌と他の生物または感染性因子との生物学的相互作用によって生じるフィラメント形成の例がいくつか報告されている。フィラメント細胞は細菌食性生物による摂食に抵抗性があり、捕食中に生じる環境条件がフィラメント形成を誘発することがある。^{[ 28 ]}フィラメント形成は、他の細菌によって産生されるシグナル因子によっても誘導されることがある。^{[ 29 ]}さらに、アグロバクテリウム属は植物の根の近くでフィラメントを形成し、[ ^{30 ]大腸菌}は植物抽出物に曝されるとフィラメントを形成する。^{[ 31 ]} 最後に、バクテリオファージ感染は、分裂装置の組み立てを阻害するタンパク質の発現を介してフィラメント形成を引き起こすことがある。^{[ 8 ]}