A
B
SC34
表3−6．NavBP−CFPとCFPの細胞内局在の定量化
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蛍光顕微鏡の画像からNavBP−CFPとCFPの細胞内局在を、 A：片極（One pole）、 B：両極（Two poles）、C：片極と側面（One Pole and side（s））、D：両極と側面（Two poles and side（s））、E二側面
（Side（s））、拡散（局在しておらずほぼ均一に存在）に分類し、定量化した。
88
表3−7．BaCi7／us pseudofifrmus O F4株とその変異株の細胞長軸と短軸の長さ
細胞長軸（μm） 細胞短軸（μm）
811M（wild−type）
SC34（∠1 nob．4）
811M−cheAW
SC34−R（∠1刀oろ／1， neL）メ▲restored）
SC34／pSC−CFP SC34／pCFP
1．95±O．44 1．65：ヒ0．36
2．39±0．63 2．43±0．55 2．25±O．45 2．13±0．55
0．82±0．05 0．82±0．05 0．84±0．06 0．84±0．05
0．84：±二〇．05
0．84：ヒ0．04
微分干渉顕微鏡（DIC）画像から各株の細胞長軸（長さ）と細胞短軸（幅）を測定した。各株30細胞 の測定を行った。
89
811M
SC34・R
SC34
SC34／PCFP SC341pSC−CFP
図3−9．B．ρseudofirinus O F4各株の軟寒天培地上でのミグレーション分析
0．3％の寒天を含むMYE培地（pH10）で、811M株（野生株）、 SC34株（Na、 BP欠損株）、 SC34−R株
（Na＞BP回復株）、 SC34／pSC−CFP株、 SC34／pCFP株を37℃、10時間培養i後、コロニーを観測し
た。
90
表3−8．B．psθudofirmus OF4各株のスワーミング分析とタンブリングバイアス
コロニー直径（mm）a タンブリングバイアスb 811M（wild−type）
SC34（△ncb．4）
SC34／pSC−CFP SC34／pCFP
SC34−R（△刀o左4， ncbA restored）
17．5 ± 2．0
11．8 ± 1．O
l5．8 ± 1．9
12．0 ± 0．5
17．0 ± 1．8
±枯±廿
十a）0．3％の寒天を含むMYE培地（pHIO）で、811M株（野生株）、 SC34株（Na、BP欠損株）、 SC34 p SC−CFP株、 SC34／pCFP株、 SC34−R株（1 ax，BP回復株）を37℃、10時間培養後、コロニー直径
（mm）測定した。三回の独立した実験を行いその平均を示した，
b）暗視野顕微鏡を用いてハンギングドロップ法で液体のMYE培地（pH10）でのタンブリングバイア
スを観測し、811M株（野生株）と比較した。91
ncbA遺伝子を戻したSC34−R株（Nav BP回復株）ではそれがほぼ回復した。
Na＼BP−CFPを発現するプラスミドをもっSC34／pSC−CFP株では野生株に近いコロニ
ー形成、タンブリングバイアスを示したが、CFPを発現するプラスミドを持つ
SC34／pCFP株ではSC34株（Na、BP欠損株）と同様に小さいコロニー、タンブリングバイアスを示した。
以上の結果から、Na、BP−CFPは、 Na、 BPとして機能し、SC34株（Na、 BP欠損株）の走
化性の異常を相補していることが推察された。92
第4節考察
好アルカリ性細菌五ρsθαdo励μ50F4株において電位駆動型NaチャネルNa，BP はpHホメオスタシス、運動性、走化性に関与することが以前から示されていた［5］。 pH の突然の上昇時には、チャネルが開くという報告があり、これによって起こるNa＋の流入 がNa＋／H＋アンチポーターを支持することによりpHホメオスタシスが起きると考えられて いる［5］。Na＼BPはNa＋濃度や溶質濃度が低いときのpHホメオスタシスに重要であるが、
Na濃度や溶質濃度が十分であってもpHIO．5などの極端に高いpHでは生育に重要
である。
Na＼BP欠損株（SC34株）はpHホメオスタシス能の低下だけではなく、タンブリングバ イアスの増加や「反対の走化性」とった走化性も異常を起こす［5］。これらの走化性の 異常はpH8．5などの弱アルカリ性環境下やNa＋濃度や溶質濃度が十分であっても起こ るため、pHホメオスタシスと無関係であると考えられた。そのためNa，BPがどのようにし て走化性に影響しているのかはこれまで全く知られていなかった。しかし本研究によっ てその一端がはじめて明らかになった。
本研究において、好アルカリ性細菌B．ρsettdofirmus OF4株において電位駆動型 NaチャネルNas BPと推定上の走化性レセプターMcpXの関係について明らかにした
ことをまとめると以下のようになる。
推定上の走化性レセプターであるMcpXが細胞の極において局在することを明らか にした。これは大腸菌や枯草菌の場合と同様であった［17，26］。McpXのクラスターは 細胞の極だけではなく側面にも見られた（図3−5、図3−6、表3−5）。MCPはSec機構に よってまず側面に挿入され、分裂を経て極へと局在すると考えられており［38，39］、側 面に見られたクラスターはこれに由来するものであると考えられた。
また、NavBPも細胞の極において局在することが明らかにした。 Na、 BPの極での局在 は免疫抗体顕微鏡観察（IFM）（図3−5、図3−6、表3−5）およびNa。BP−CFPを発現させ
93
た細胞の蛍光顕微鏡観察（図3−8、表3−6）の両方で観察できた。Na、 BP−CFPを発現さ せるとNaxBP欠損株の走化性異常が相補されたことから、 Na、 BP−CFPはNa， BPとし て機能していることが推察された。
McpXとNavBPが高い割合で極において共局在することも明らかにした図3−5、表 3−5）。McpX（またはMcpXを含む走化性レセプター複合体）とNa、 BPはなんらかの相互 作用をしている可能性が示唆された。第2章で述べたように、B． psθudofirn？us OF4株 のべん毛は周毛性であり、Na．BPやMcpXの細胞内局在とは関係がなかった。
Na＼BP欠損株（SC34株）では、 McpXの発現量は変わらないものの（図3−4）、その極で の局在性は低下しており拡散していると考えられた（図3−5、表3−5）。Na＼BPをコードす るncbA遺伝子を染色体上に戻したNa、 BP回復株（SC34−R株）では、その局在性は戻 り、NavBP、 McpXともに極において局在した（図3−5、表3−5）
c加Aル遺伝子破壊株（811M−cheAW株）ではMcpXだけでなくNa， BPの局在性も低 下した（図3−5、表3−5）。大腸菌においてCheAWはMCPと複合体を作ることが知られ
ており、MCPの極での局在化、クラスター化に必要である［17，40，41］。 B．ρseudofirmus
OF4株におけるc加Aル遺伝子を破壊した場合のMCPの局在性の低下は、大腸菌ほ
どではなかった。大腸菌はアダプタータンパク質としてCheWしか持たないため、CheWを欠損するとシグナルを伝達することができないが、枯草菌はCheWのほかにも CheVを持っており、CheWを欠損してもCheVがあればシグナルを伝達することができ ることが知られている［22，42］。同じBaci7／us属であるB． pseudofirmus OF4株もCheV を持っていると考えられ、CheAWの欠損による影響が大腸菌の場合よりも少なかった
と考えられた。
これらのことから、Na、 BPの欠損によりMcpXの局在性が低下し走化性の異常が起き る可能性が示唆された。ニフェジピン処理した細胞はキャピラリー試験において「反対 の走化性」を示すことが報告されているが［5］、ニフェジピン処理した細胞のN ax．BPと McpXの局在性は低下していなかった（図3−5、図3−6）。っまりNavBPが極に局在して
94
いても機能していなければ走化性に異常をきたすと考えられ、これはN avBPによる膜 電位の変動がB． psθudofinnus OF4株のシグナル伝達に重要な役割を持つ可能性を 示唆すると考えられた。初期の研究でイオンチャネルの阻害剤が細菌の走化性、運動
性を阻害するという報告があるが［43，44］、Nav BPのようなチャネルがターゲットとなって
いる可能性がある。細胞の極においてCheAキナーゼやCheZホスファターゼはリン酸化／脱リン酸化に よってCheYを調製している［45］。 NayBPのC末端にはリン酸基を受容する可能性のあ るアスパラギン酸残基が存在し、多くの真核生物のイオンチャネルの開閉はC末端の
リン酸化／脱リン酸化によって調節されていることから［46，47］、Na、 BPも細胞の極にお
いてCheAキナーゼやCheZホスファターゼによりリン酸化／脱リン酸化され調製されて いる可能性がある。今後、McpXの遺伝子が同定され、 Na， BPとの相互作用の性質が明らかになること によって、走化性との関係が明らかになることが期待される。
95
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