L型細菌

L型細菌は、 L相細菌、L相変異体、または細胞壁欠損細菌（CWDB）とも呼ばれ、異なる細菌から派生した増殖形態です。細胞壁を欠いています。^{[ 1 ]} L型には2種類あります。不安定なL型（分裂は可能だが元の形態に戻ることができる球状体）と、安定なL型（元の細菌に戻ることができないL型）です。

L型細菌は1935年にエミー・クリーネベルガー＝ノーベルによって初めて分離され、彼女は当時勤務していたロンドンのリスター研究所にちなんで「 L型」と名付けた。^{[ 2 ]}

彼女は当初、これらの増殖形態を胸膜肺炎様生物（PPLO、後に一般にマイコプラズマと呼ばれる）に関連する共生体と解釈した。^{[ 3 ]}マイコプラズマ（現在は科学的分類ではモリキュートと呼ばれる）は、寄生性または腐生性の細菌種であり、細胞壁も欠如している（ペプチドグリカン/ムレインが存在しない）。^{[ 4 ] [ 5 ]}形態的には、L型細菌に似ている。そのため、マイコプラズマは以前は安定したL型、あるいはその小ささからウイルスとさえ考えられていたが、系統解析により、進化の過程で細胞壁を失った細菌であることが判明した。^{[ 6 ]}マイコプラズマとL型細菌はどちらもペニシリン耐性である。

PPLO（マイコプラズマ/モリクテス）とL型細菌の発見後、それらの増殖様式が主要な議論の対象となった。1954年、位相差顕微鏡を用いて生細胞を継続的に観察した結果、L型細菌（以前はL相細菌とも呼ばれていた）と胸膜肺炎様生物（PPLO、現在はマイコプラズマ/モリクテス）は二分裂ではなく、単極性または多極性の出芽機構によって増殖することが示された。L型細菌、PPLOの異なる株、および対照として二分裂で分裂するミクロコッカス属の増殖中のマイクロカルチャーの顕微鏡写真シリーズが提示された。^{[ 3 ]}さらに、電子顕微鏡による研究も行われた。^{[ 7 ]}

細菌の形態は細胞壁によって決まります。L型は細胞壁を持たないため、その形態は由来する細菌株とは異なります。典型的なL型細胞は球形または球状です。例えば、桿菌である枯草菌のL型は、位相差顕微鏡または透過型電子顕微鏡で観察すると丸く見えます。^{[ 8 ]}

L型菌はグラム陽性菌からもグラム陰性菌からも発生する可能性があるが、グラム染色試験では、細胞壁がないため、L型菌は常にグラム陰性に染色される。

細胞壁は細胞分裂に重要であり、ほとんどの細菌では二分裂によって細胞分裂が起こる。このプロセスには通常、細胞壁とFtsZなどの細菌の細胞骨格の構成要素が必要である。L型細菌とマイコプラズマがこれらの構造の両方がない状態で増殖および分裂できる能力は非常に珍しく、初期の生命体において重要であった細胞分裂の一形態を表している可能性がある。この分裂様式は、細胞表面から細い突起が伸び、これらの突起が切り離されて新しい細胞を形成することを含むようである。L型細菌では細胞壁がないため、分裂は無秩序になり、非常に小さいものから非常に大きいものまで、さまざまなサイズの細胞が生じる。^{[ 1 ]}

L型は、バチルス・サブチリスや大腸菌など、通常は細胞壁を持つ多くの細菌種から実験室で生成することができる。これは、抗生物質でペプチドグリカン合成を阻害するか、細胞壁を分解する酵素であるリゾチームで細胞を処理することによって行われる。L型は、細菌の細胞質と同じ浸透圧の培養培地（等張液）で生成されるため、浸透圧ショックによる細胞溶解が防止される。^{[ 2 ]} L型株は不安定で、細胞壁を再生して細菌の通常の形態に戻る傾向があるが、これは、生成に使用されたのと同じ条件下で細胞を長期培養し、遺伝的浮動によって細胞壁を不活性化する変異を蓄積させることで防止できる。^{[ 9 ]}

いくつかの研究では、これらの株が通常の細菌から派生した際に発生する変異が特定されています。 ^{[ 1 ] [ 2 ]}そのような点変異の1つであるD92Eは、脂質代謝のメバロン酸経路に関与する酵素yqiD / ispA（P54383）にあり、L型形成の頻度を1,000倍増加させました。^{[ 1 ]}この効果の理由は不明ですが、この増加は、ペプチドグリカン合成において重要な脂質を作るこの酵素の役割に関連していると推測されています。

誘導の別の手法は、ナノテクノロジーと景観生態学に基づいています。マイクロ流体デバイスを構築することで、極端な空間的制約によってペプチドグリカン合成に挑戦することができます。隣接する微小生息地パッチをつなぐ狭窄された（サブマイクロメートルスケールの）生物学的回廊を通じた生物学的分散の後、L型に似た形状変化表現型を選択する適応景観^{[ 11 ]}を実装するマイクロ流体ベースの（合成）生態系を使用して、 L型のような細胞を誘導することができます^{[ 10 ]}。

L型細菌がヒト^{[ 12 ]}や他の動物^{[ 13 ]}に病気を引き起こす可能性があると示唆する出版物もあるが、これらの生物と病気を結びつける証拠は断片的で矛盾することが多いため、この仮説は依然として議論の的となっている^{[ 14 ] [ 15 ]} 。この問題に関する2つの極端な見解は、L型細菌は臨床的に意義のない実験室の珍品であるか、重要だが認識されていない病気の原因であるかのいずれかである^{[ 5 ]}。L型細菌に関する研究は継続中である。例えば、Nocardia caviaeを実験的に接種した後のマウスの肺でL型生物が観察されており^[ 16 ] ^{[ 17 ]、最近}の研究では、これらの生物が骨髄移植を受けた免疫抑制患者に感染する可能性があることが示唆されている^{[ 18 ]}。細胞壁を欠く細菌株の形成は、細菌の抗生物質耐性の獲得において重要であるとも提案されている^{[ 19 ] [ 20 ]}。

L型細菌は、初期生命形態の研究やバイオテクノロジーにおいて有用である可能性がある。これらの株は、組換えタンパク質生産の宿主株としてバイオテクノロジーでの利用可能性について検討されている。^{[ 21 ] [ 22 ] [ 23 ]}ここで、細胞壁がないことで、細菌のペリプラズム空間に蓄積されるはずの大量の分泌タンパク質を生産することができる。^{[ 24 ] [ 25 ]}

L型細菌は持続性細胞であり、再発性感染症の原因として医学的に注目されている。^{[ 26 ]}

• マイコプラズマ科はペプチドグリカンを欠いているが、安定性を保つために膜にステロールを補給している。
• プロトプラスト
• 球状体
• 超微小細菌

• ドミンゲ、ジェラルド・J. (1982).細胞壁欠損細菌：基本原理と臨床的意義. マサチューセッツ州レディング：アディソン・ウェスリー出版. ISBN 978-0-201-10162-1。
• マットマン、リダ・H. (2001).細胞壁欠損型：ス​​テルス病原体. ボカラトン：CRC. ISBN 978-0-8493-8767-8。

• ニューカッスル大学のエリントン・グループ
• 科学者たちが生命の起源に関する新たな視点を探る 2009年ニューカッスル大学プレスリリース