ピオシンは、シュードモナス属細菌によって産生されるバクテリオシンです。[1] [2]フランソワ・ジャコブは1954年に初めてピオシンを報告しました。[3]ピオシンは、S型、R型、F型の3つの異なるクラスに分類されます。S型ピオシンはコリシン様バクテリオシンであり、R型とF型ピオシンはタイロシンに属します。[4]
R型およびF型ピオシン
R型ピオシンとF型ピオシンは主に緑膿菌（Pseudomonas aeruginosa）で研究されてきた。[5]これら2つのタイプは構造が異なり、どちらも鞘と中空の管で構成され、長い螺旋状の六量体構造を形成し、基底板に付着している。[1] [2]粒子が標的細胞に結合することを可能にする複数の尾部繊維が存在する。しかし、R型ピオシンは大きくて硬い収縮性の尾のような構造であるのに対し、F型ピオシンは小さくて柔軟で非収縮性の尾のような構造である。[2] [4] これまでに記載されたF型ピオシンは、ピオシン28、430f、F1、F2、およびF3である。[4]
R-ピオシンは、ミオウイルス科 バクテリオファージの収縮性尾部に似た特徴的な構造で知られていますが、DNAを含むカプシド頭部は備えていません。この非複製性は、投与量の予測可能性や、毒性遺伝子や抗生物質耐性遺伝子の水平伝播を促進できないことなど、ファージ療法に比べて優れた利点をもたらします。[2]
R-ピオシンの殺菌メカニズムは非常に標的を絞っており、いくつかのステップが含まれます。
- 受容体結合： R-ピオシン尾部繊維は、標的細菌の外膜を覆うリポ多糖（LPS）の外核オリゴ糖に含まれる特定の単糖残基を認識し、結合する。LPSは受容体としてだけでなく、潜在的にはシールドとしても機能する。
- 収縮と穿孔：結合すると、基底板の構造変化が引き起こされ、鞘の収縮が引き起こされます。この収縮により、内管と尾部スパイクが標的細胞の外膜を穿孔します。
- 細胞死: この相互作用により、細胞の陽子駆動力が急速に消散するイオン伝導チャネルが形成され、膜の脱分極と最終的には細胞死につながると考えられています。
R-ピオシンは、尾部繊維のLPS受容体に対する特異性によって5つのサブタイプ（R1～R5）に分類されます。[1] [2]サブタイプは、C末端尾部繊維領域の配列相同性が高いため、単一の機能的サブタイプとしてグループ化されることがよくあります。嚢胞性線維症（CF）肺感染症から分離された緑膿菌株の多くはR2-ピオシンに感受性があることが研究で示されており、治療薬としての可能性を示唆しています。[6] [7]さらに、R-ピオシンは緑膿菌バイオフィルムの除去にも効果があることが示されています。[8]
S型ピオシン
S型（可溶性）ピオシンは、細胞傷害性タンパク質と、産生株を細胞傷害作用から保護する免疫タンパク質からなる二成分タンパク質複合体です。このタンパク質のアミノ末端ドメインは受容体結合に関与し、カルボキシ末端ドメインは細胞傷害作用を担います。ほとんどのS型ピオシンはDNAとRNAを分解することで作用しますが、細胞表面に孔を形成することや脂質を分解することで細胞傷害性を発揮するものもあります。これまでにS1、S2、AP41、S3、S4、S5、S6といったいくつかのS型ピオシンが発見されています。[4]
ピオシンGは、新規S1型ヌクレアーゼであるピオシンの一例です。標的細胞表面のヘミン取り込み受容体Hurに結合し、細胞質へ移行してDNAを分解します。ピオシンGは、内膜タンパク質TonB1とFtsHを介して移行します。ピオシンGは、in vitroおよびin vivoにおいてP. aeruginosa臨床分離株に対して高い活性を示し、ヒトのP. aeruginosa感染症にも活性を示す可能性があります[9]。
シュードモナス属のDNA配列の大規模データベースをスクリーニングして新しいS-ピオシンのコード配列を探すと、in silico法によって新しいタイプのS-ピオシンも発見されつつある。 [4]
参考文献
- ^ abc エストラーダ, アイザック; スミス, パーカー; メイ, マデリン; ゴールドバーグ, ジョアンナ B.; ディグル, スティーブン P. (2025). 「微生物入門：緑膿菌のR-ピオシン」.微生物学. 171 (12): 001640. doi : 10.1099/mic.0.001640 . ISSN 1465-2080. PMID 41370006.
- ^ abcde Mei, Madeline; Estrada, Isaac; Diggle, Stephen P.; Goldberg, Joanna B. (2025-02-28). 「R-ピオシンは緑膿菌（Pseudomonas aeruginosa）に対する標的抗菌薬として有効」. npj Antimicrobials and Resistance . 3 (1): 17. doi :10.1038/s44259-025-00088-1. ISSN 2731-8745. PMC 11871291. PMID 40021925 .
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