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形 成 に及 ぼ す糖 質 の影 響

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Academic year: 2022

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(1)Lactobacillus属. 細 菌 の プ ロ トプ ラ ス ト. 形 成 に及 ぼ す糖 質 の影 響 岡 山大 学 医学部 細菌学教 室(指 導:金 政 泰 弘教 授). 口 分 田. 晃. (昭 和59年5月23日 Key. words:. Lactobacillus,細 表 層 構 造,. 緒 細 菌 は,ヒ. 胞 壁 組 成,. endo‑N‑acetylmuramidase.. 性 を 解 析 す る こ と を 試 み た. 言. Lactobacillus属. 受 稿). 材. トの 正 常 細 菌 叢. と し て 腸 管 内 お よ び 腟 内 に 局 在 し て お り,感. 染. 1)供. 防禦お よび腸 管内 での物 質代謝 の制御等 で我 々. casei. 本菌 は卵 白 リゾチーム等 の細 胞壁溶解 酵素に. var. casei ATCC. sus(以. ラ ス トの 調 製 は 極 め て 困 難 で あ り,プ. antarum. ロ トプ ラ. 下,. し た も の で,培. っ て い た.し. broth,. 12g;. 1ml;. K2HPO4,. rhamnosus(以. 下,. L. rhamnosus)に. お い. で あ る.培. 地 は, 地11中. yeast. 2g;. MnSO4・4H2O,. myces. の 培 地 の 最 終pHは6.8で. 1829培. 養 上 清 よ り精 製 し. たendo‑N‑acetylmuramidase(以 素)処. 理 に よ り,短. 下,. M‑1酵. 2). て い な い こ と を 友 近 ら は 明 ら か に し て い る1).. ×g,. 菌株. 酸 緩 衝 液(pH に 懸 濁 し,菌 M‑1酵. か も こ の プ ロ ト プ ラ ス ト作. 200S分. に よ り 多 彩 な 影 響 を 及 ぼ す 事 実 を 知 っ た.本. お け る650nmの. お け るM‑1酵. 種 のLactobacillus属. 0.1g; 10gで,こ お. お 培 養 は37℃ 静 置 条 件 で 行 っ た.. 素 作用 の測定条件 おけ る測定条件 の 検 討 結 果. 研. 7.0)で2回. 素 感 受 性 と プ ロ トプ ラ ス ト形 成. 衝 液(pH. 7.0)中. 含 む 条 件 で,. 一緩衝 液. 津UV‑. 37℃ 恒 温 条 件 に. 終3mlの20mMリ に0.6〜0.8mg乾. 5分 間37℃. ン酸 緩 燥 菌体 量 を. で イ ン キ ュ ベ ー ト後M‑. 1酵 素 を 添 加 し て 反 応 を 開 始 し た.糖 757. ン. 濁 度 変 化 を 自記 記 録 し て 測 定. 応 液 は,最. れ ら. 洗 浄 後,同. 光 光 度 計 を 使 用 し て,. し た.反. の 結 果 か ら本 属 菌 に お け る 細 菌 細 胞 表 層 の 多様. 養 後 の 菌 は, 5,000. 浮 遊 液 と し た.. 細菌に. 時 に お け る 各 種 糖 質 添 加 の 影 響 を 調 べ,こ. 80,. あ る. Glucose,液. 素 に よ る 細 胞 壁 の 消 化 は,島. 成 時に加 える浸透圧 調節 のため の二糖類 が菌種. 究 に お い て は,数. Tween. 10分 の 遠 心 分 離 に よ り集 菌 , 20mMリ. 素 に 対 す る 感 受 性 が 異 な る事 が. 明 ら か と な っ た.し. 改変. neutrient. よ り1),本 実 験 で は 対 数 増 殖 期 後 期 あ る い は 定 常. 素 に よ るプ ロ. ト プ ラ ス 形 成 条 件 に 検 討 を 加 え た 結 果,各 ご と にM‑1酵. 地2)を. Glucose,. 期 初 期 の 細 菌 を 使 用 し た.培. 乳 酸 菌 の 遺 伝 解 析 お よ び 育 種 目 的 の 為 に,他 細 菌 のM‑1酵. 11742. は 各 々別 個 に蒸気 滅. L. rhamnosusに. トプ ラ ス トは そ の 生 理 活 性 に 何 ら の 障 害 も受 け. のLactobacillus属. M‑1酵. de Vries培. 5g;. L. Pl. ATCC. MgSO4・7H2O,. 0.025g;. 菌 後 添 加 し た.な. 成 され た プ ロ. casei)L.. の 組 成 は,. よ びMgSO4とMnSO4液. 時 間 に か つ 高 率 に プ ロ トプ. ラ ス ト を 作 成 す る こ と が で き,形. 下L.. L.. 7469,. extract,. て は 適 当 な 浸 透 圧 調 節 物 質 存 在 下 で, Strepto globisporus. 11506,. L. casei var. rhamno. 8014, L. salivarius. の6株. var. 393(以. 15000,. ATCC. ラ ス ト融 合 法 に よ る 遺 伝 解 析 遂 行 上 の 障 害 と な casei. ATCC. ATCC. L. rhamnosus)ATCC. ス ト を 用 い る 生 理 生 化 学 的 研 究 お よ び プ ロ トプ. か し な が ら, Lactobacillus. 法. L. acidophilus. helveticus. 対 して ほ とん ど感 受 性 を 有 し な い た め プ ロ トプ. と 方. 試 菌 お よび 培 養. 供 試 菌 は,. の 健 康 に 深 くか か わ っ て い る.. 料. 質の影 響.

(2) 758. 口. を調 べ る場 合 に は,上. し た.細. 田. 晃. 記 反応液 に所定 濃度 に な. る よ うに 添 加 した. M‑1酵 ク ス は,上. 分. 素作 用の カ イネテ ィ. 記 反 応 液 中 の 菌 量 を変 化 させ て 測 定. 胞 壁 の 消 化 速 度 は 次 式 に よ り算 出 し た.. 溶 菌 速 度(μg. dry cell weight/min). =1分 間 当 りの 濁 度 の 最 大 減 少 量/. 酵素 添加 前の濁 度 × 反 応 液 中の 乾 燥 菌 量 乾 燥 菌 体 量 は,菌. 体 浮 遊 液 を110℃, 24時 間 加 熱. 乾 燥 後 計 量 し て算 出 した. 3)粗. 細 胞壁 画分 の調 製 Fig.. 集 菌 洗 浄 し た 菌 体 をBulerホ 2分 間,. 0℃. で菌 体 破 壊 を行 な い,再. 冷 却 後 こ の 処 理 を計5回 5,000×g,. っ て 沈 査 を得,更 7.0)に. て2回. 素 に よ るL.. rhamnosus細. 燥 重 量/ml,添. 素 量 は1.5μg/mlに. 10分 間 の 遠 心 処 理 を行 な ン 酸 緩 衝 液(pH. 合 い は,酵. 洗 浄 して 粗 細 胞壁 画 分 を得 た.. し,必. M‑1酵. 加M‑1酵. 統 一 し て あ る.. ら か に し て い る(結 果 省 略).従 に お い て は,. 胞壁 消化. 加 濃 度 の 影 響.. 懸 濁 菌 量 は260μg乾. く り返 し た.. に20mMリ. M‑1酵. に 及 ぼ すsucrose添. び十分 に. 5分 間 の 遠 心 で 未 処 理 菌 を 除 去 した. 上 清 を, 10,000×g,. 1. モ ゲナ イザ ー で. って 以 下 の 実 験. 素 に よ る細 胞 壁 の 消 化 の 度. 素 添 加 前 に お け る濁 度 の 減 少 度 で 示. 要 に 応 じて 細 胞 壁 の 消 化 度 を 乾燥 菌 体 重. 量 の 減 少 で 示 し た.. 結 1). M‑1酵. 果. 供 試 し た6種. 素 に よ る細 胞 壁 消 化 に 及 ぼ すsuc. roseの 影 響. 20mMリ. の 乳 酸 菌 に お け るM‑1酵. る 細 胞 壁 の 消 化 に 及 ぼ すsucrose添 ま と め た の がTable. ン 酸 緩 衝 液 単 独 お よび 同緩 衝 液 に 浸. 透 圧 調 節 物 質 と して 各 種 濃 度 のsucroseを. 添加. 加 の影 響 を. 1で あ る.菌. 非 常 に 良 く似 たL.. caseiとL.. く 同 一 の 傾 向 を 示 し,添. の生 物性状 が. rhamnosusは. 加sucrose量. した 液 に 懸 濁 し た 各 種 乳 酸 菌 は, 37℃ 静 置 条 件. 細 胞 壁 の 消 化 の 増 進 が 観 察 さ れ た.. 下 で1時. i1usお. 間 イ ン キ ュ ベ ー ト して も ほ とん ど濁 度. の 減 少 を起 さ なか っ た.従. って本菌 におけ る 自. よ びL.. helveticusで. か し, 0.85M. 示 され た.こ. 認 め ら れ た.こ. 素 を 添 加 後 は じめ. は,. sucrose存. 考 え られ る. Fig. 1は,各. 消 化 の 増 進 は 観 察 さ れ な か っ た.逆. M‑1. livariusはM‑1酵. 耐 性 を 示 し, sucrose濃. もの で あ る. M‑1酵. せ て も 他 の5種. な お,酵. 素 添 加 後 の 濁 度 の 減 少 は,. 度 の 増 加 に 応 じて 強 く観 察 され た. 素 添 加 前 に お け る菌 液 の 濁 度 が 同一. 0.85M. sucroseを. し た 場 合,. は 処 理 菌 の90%以. 質 分 離 を起 こ した 結 果生 じる光散 乱 の 減 少 に基 づ. 度 を0.85Mま. Fig.. L. salivariusを. で上昇 さ. 2は,. 除 く5菌. 種 にお いて. 上 が プ ロ トプ ラ ス ト化 し て い た.. M‑1酵. 素 作 用 とsucrose濃. 係 に 明 確 な 差 異 の 認 め ら れ たL.. ヌ リ ンに よ る細 胞 容 積 の 測 定 で, sucrose濃. L. plantarum,. の 増 加 に 応 じて 原 形 質 分 離 が 強 くな る こ と を 明. L. sa. 浸 透 圧 調 節 物 質 と して 使 用. く もの と思 わ れ る.こ の こ と は3H2Oと14C‑イ 度. に,. 殆 ど 認 め ら れ な か っ た.. い る が,こ. ために菌が原 形. 加 に よ る細胞 壁. の 乳 酸 菌 の よ うな 消 化 の 増 進 は. 菌 量 を使 用 した に もか か わ らず 著 し く変 化 して れ は 添 加sucroseの. 素 に対 して 非 常 に. 素 に よる 細 胞 壁 の 消 化 に 強 い. 酵 素 を 添 加 した 場 合 の 濁 度 の 経 時 変 化 を示 した. sucrose濃. 存 在. plantarumは. 強 い 感 受 性 を示 し, sucrose添. 1.5μg/ml. 存 在 下 で もM‑1酵. L.. 減 少 は 添加 した 酵素 に よ り引 き起 こ され た もの と 種 濃 度 のsucrose液. L. acidoph. 在 下 で最 も強 い 消 化 が. れ に 対 し て,. sucrose非. rhamnosusに,. に 応 じて. sucrose非. て 濁 度 減 少 が 認 め られ る こ と よ り,こ の 濁 度 の. に 懸 濁 し たL.. 全. 下 で も 若 干 の 細 胞 壁 の 消 化 が 観 察 さ れ た が,し. 己 融 解 酵 素 活 性 は 非 常 に 低 い か 皆 無 で 有 る事 が の 系 にM‑1酵. 素に よ. L. salivariusのM‑1酵. 度の関. rhamnosus, 素 添加 に. 基 づ く濁 度 の減 少 を 経 時 的 に 示 した もの で あ る ..

(3) Lactobacillus属 Table. l. M‑1酵. 細 菌 の プ ロ トプ ラ ス ト形 成 に 及 ぼ す 糖 質 の 影 響. 素 に よ る各種乳 酸 菌懸 濁液 の濁 度 減 少に. 及 ぼ すsucrose添. 759. 本 研 究 に 使 用 し た6種. 加 の影 響. ctobacillus属. のLa. 細 菌 は, M‑1酵. 素 に対す る感受性 の程 度に は 差 異 が 認 め ら れ る け れ ど も, 一 応L. . rhamnosusに. れ るsucrose濃 じ たM‑1酵. 代 表 さ. 度 の増加 に応. 素感受性 の増 進が. 観 察 さ れ る5種 L. plantarumで sucrose添. の 乳 酸 菌 と, 観 察 され た. 加 と は 無 関 係 なM‑. 1酵 素 感 受 性 を 示 す 乳 酸 菌 に 大 別 さ れ る.以 M‑1酵. 素 の 添 加 量 は1.5μg/mlで. あ る.濁. 度 の 減 少 率 は,酵. 素 添加 後. い て は,両. 8分 に お け る濁 度 を酵 素 添 加 前 の 濁 度 に 比 較 し て 算 出 し た.. こ の 結 果 は,. Table. ‑:. 10%以. 下の 濁度 減 少. plantarumの. rhamnosusとL.. +:. 30%以. 下,. plantarumを. 〓:. 60%未. 満,. プ ラ ス ト形 成 に 及 ぼ す 糖 質 の. 〓:. 60%以. 上.. 用 い て,プ. ロ ト. 役 割 と乳 酸 菌 表 層 構 造 の 比 較. 1に 示 さ れ た 結 果 を よ り 明. 確 に 示 し て い る. sucrose非 るL.. で あ るL.. ,. 下 の実験 にお. 者間の差 異が顕 著. 添 加 条件 下 に お け. 著 し い 濁 度 の 減 少 は,細. 胞. を試 み た. 2). M‑1酵. M‑1酵. 素 作 用 に 及 ぼ す 各 種 糖 質 の 影 響.. 素 の 活 性 は,糖. 質 以 外 の 物 質 を浸 透 圧. 壁 の 消 化 と そ の 結 果 生 じ た プ ロ ト プ ラ ス トの 破. 調 節 物 質 と して 高 濃 度 に 使 用 した 場 合 著 し く抑. 壊 が 重 な っ た も の と 思 わ れ る.. 制 さ れ た の で,プ. は,. 0.75M. sucrose存. L. salivariusで. 在 下 で もFig.. 2に 示 さ. ロ トプ ラ ス ト形 成 時 に 使 用 可. 能 な 浸 透 圧 調 節 物 質 は 各 種 糖 質 の み に 限 られ た.. れ た 時 間 内 で は 十 分 な細 胞 壁 の 消 化 が 示 され な. 従 っ て, L. rhamnosus等. か っ た.し. sucrose添. か し,処. 理 時 間 を20分. ま で延 長 す る. の細 菌 で 観察 され た. 加 に 応 じたM‑1酵. 素感受 性の増 進が. 単 に 浸 透 圧 の上 昇 に よ り生 じた 原 形 質 分 離 に 基. と ほ ほ 完 全 に プ ロ トプ ラ ス ト化 さ れ た.. づ くの か,あ. る い は 特 定 の糖 質 に よ り引 き起 こ. され た 現 象 な の か を 明 らか に す る た め, Table 2に 示 し た 各 種 糖 質 の 各 種 濃 度 条件 に お け るL. rhamnosusのM‑1酵 Table. 3で あ る. Table. Fig.. 2. M‑1酵 rum,お. 素 に よ るL. rhamnosus, L. planta よ びL. salivariusの 細 胞壁消 化 に 及. ぼ すsucroseの se添. 影 響.. +sucは,. 加 を 示 し て い る.. -: ------------: -• -• -:. L. rhamnosus L . plantarum L . salivarius. 0.75. sucro. 素 感受 性 を 測 定 した の が. 2. 糖 質の 分類 お よび その構 造.

(4) 760. 口 Table. 3. 分. L. rhamnosusに. 田. 晃. 対 す るM‑1酵. 素作 用 に 及ぼす. 各 種糖 質 お よび その添 加 濃度 の影 響. 懸 濁 菌 量 は, 260μg乾 表 の 値 は,濁. Table. 燥 重 量/ml,添. 加M‑1酵. 3に 示 した 結 果 は 比 較 が 容 易 な よ うにM‑. 1酵 素 処 理 に よ り1分 間 に 消 化 され た 乾 燥 菌 重. 溶 液 の 浸 透 圧 は,溶. 質 の モル濃度 に比例す る. 3で 明確 に 示 され た ご と く,単 糖 類. を用 い た場 合 に は1.7Mま. で 濃 度 を上 昇 させ て. も著 し い 細 胞 壁 消 化 の 増 加 は 観 察 され な か っ た. ま た,. あ る.. の 比 較 を 行 っ た.結. 果 はTable. 一 番 低 いMaltoseと. 3に 示 す よ う に,. こ れ ら 糖 質 の 構 造(Table. 2)とM‑1酵. 素の消. 化 活性 の 増 進 に は 明 確 な 関 係 は 認 め られ な か っ た. 三 糖 類 で は,糖. 質の添加 効果 が二糖 類 で認め. 度 の 二 糖 類 に 相 当 す る条 件 に した 場 合 に も,単. trioseお. 糖 類 の1.7M濃. 性 が 観 察 さ れ た が,. 度 に 相 当 す る活 性 が 示 され た だ. け で あ る.. 約. か し な が ら,. ら れ た 関 係 よ り一 層 複 雑 に な っ て い る.. 2種 の 単 糖 類 を組 み 合 わせ て, 0.85M濃. よ びRaffinoseで. は0.65Mで. Melezitoseで. Malto. 最 高の活. は0.85Mで. 最 高 の 活 性 が 示 さ れ た.. 二 糖 類 に お い て は,使. 用 した 全 て の 糖 に お い. て そ の 添 加 量 に 比 例 してM‑1酵. 素 に よる細胞壁. の 消 化 が 増 進 し た. Cellobioseは た め0.85M濃. 示 し た.. 一 番 高 いTrehaloseで. 2倍 の 活 性 の 差 が 観 察 さ れ た.し. 量 で 示 した.. が, Table. 素 量 は1.5μg/mlで. 度 減 少 の 最 大 値 を示 す 時 点 で の 細 胞 壁 の 消 化 速 度 を μg乾 燥 重 量/minで. 溶解度 が低 い. 度 の 実 験 は 行 え な か っ た が,他. 二 糖 類 に お い て は0.85M条. の. 件 で細 胞壁消化 活性. 一 方. , L. plantarumに. で もM‑1酵 Table. お い て は糖 無 添加条 件. 素 に 対 す る 感 受 性 は 高 く,こ. れ に. 2で 示 し た 糖 質 を 添 加 し て も よ り以 上 の. 細 胞 壁 消 化 の 増 進 は 観 察 さ れ な か っ た.し な が ら,三 糖 類 お よ びLactose添. か し. 加 の 場 合0.85.

(5) Lactobacillus属. Mで15〜30%の 3). 761. 活 性 の 抑 制 が 観 察 さ れ た.. M‑1酵. M‑1酵. 細 菌 の プ ロ トプ ラ ス ト形 成 に 及 ぼ す 糖 質 の 影 響. 素 反 応 速 度 に 及 ぼ す 糖 質 の 影 響.. 素 に よ るL.. rhamnosus細. 胞壁 の消化. 活性 が 二 糖 類 並 び に 三 糖 類 存 在 下 で 著 し く増 進 した の で,全 菌 細 胞 壁 を 反 応 基 質 と考 え て 糖 質 添加 に よ る 活性 増 進 の カ イ ネ テ ィ クス を調 べ た. Fig. 3は 基 質 濃 度 を100〜400μg乾 1mlの. 燥細 胞重量. 間 で変 化 させ た場 合 に お け る細 胞 壁 消. 化 に 及 ぼ すsucrose濃 あ る.た. 度 の 影 響 を調 べ た もの で. だ し こ の 実 験 に 限 りM‑1酵. 40μg/mlに. 増 加 し た.こ. 素 添加 量 を. の 理 由 は, M‑1酵. に よ る 細 胞 壁 の 消 化 の 弱 いsucrose非. 素. 添 加 条件. に お け る 反 応 量 を大 き くす る ため で あ る. Fig. 3に 明 らか な ご と く, sucroseの. 添加 量 の 増加 Fig.. 4. Fig. Burkプ. 0.3Mお. 3に. 示 し た デ ー タ ー のLineweaver‑. ロ ッ ト ●‑●:. ‑sucrose. ○‑○:. 0.3M. sucrose. □‑□:. 0 .5M. sucrose. よ び0.5M. 0.44mg乾. sucrose添. 燥 細 胞 重 量/mlお. 細 胞 重 量/mlで. あ っ た.以. 加 条件 で は各 々 よ び0.22mg乾. 燥. 上 の 結 果 か ら,同. 一. 濃 度 の 細 胞 懸 濁 液 を 使 用 し た 場 合 にsucrose添 Fig. 3. L. rhamnosusに. 対 す るM‑1酵. 素 反応速度. に 及ぼ す糖 質の 影響. 加 に よ り酵 素 に曝 され る 基 質 量 が 変 化 し た事 が 強 く示 唆 さ れ た.し. この 実 験 に お い て は 解 析 を 容 易 に す る た め. croseに. 添 加M‑1酵. す る の で,以. 素 量 を40μg/mlに. 増 加 した.. に 応 じた 活 性 の 増 進 が 示 され た が, 40μg/ml の 酵 素 量 を使 用 した 場 合 に はsucrose非. て, sucrose添. っ. 加 に 基 づ く活 性 増 進 の 度 合 い も. 4)粗. 下 の実験 にお いてその 点に検 討 を. 3に 示 され た 結 果 よ り も小 さ くな っ て い. た.ま. た,解 析 を容 易 にす る た め に 高 濃度 の 酵. se濃. 素 処 理 に 及 ぼ すsu. 度 の 影 響.. L. rhamnosusよ. Table. 菌 に 基 づ く見 か け上 の 細. 細 胞 壁 画 分 のM‑1酵. crose濃. M‑1酵. 素 を使 用 し た結 果,溶. り粗 細 胞 壁 画 分 を 調 整 し,. 素 に よ る こ の 画 分 の 消 化 に 及 ぼ すsucro 度 の 影 響 を 調 べ た(Fig.. か も0.5M. い.. ら の 変 化 も 認 め ら れ な か っ た.. Burkの. 4に は,. Fig.. crose濃. 3の 結 果 をLineweaver‑. 逆 数 プ ロ ッ ト を 示 し た,. digestion/minで. rose濃. 5)生. の 値 は 添 加suc. 度 に 関 係 な く 全 く 同 一 で あ っ た.し. な が ら,反 1.25mg乾. あ り,こ. 応 のKmは,. sucrose非. 燥 細 胞 重 量/mlで. 素 は細. sucrose濃. 度 で はM‑1酵. 度 までは そ の活 性 には何 0.6M以. 上 のsu. 素 活 性 は 非 常 に 強 く抑 制. さ れ て い た.. 40μg/mlのM‑. 1酵 素 量 の 条 件 に お け る 反 応 のVmaxは0.14 mg. 5). M‑1酵. 胞 壁 画 分 に 対 し て は 非 常 に 高 い 活 性 を 示 し,し. 胞 壁 消 化 活 性 の 増 加 も考 慮 され な け れ ば な ら な. Fig.. 加 し たsu. 加 え た.. 添加の. 場 合 に も強 い 細 胞 壁 の 消 化 が 観 察 され た.従. か し な が ら,添. よ る 酵 素 自体 の 活 性 化 の 可 能 性 も 存 在. か し. 添 加 の 場 合,. あ る の に 対 し て,. 菌 お よ び 加 熱 死 菌 に 対 す るM‑1酵. 理 に 及 ぼ すsucroseの. 影 響.. 生 菌 お よ び 菌 液 を65℃, 死 菌 に 対 す るM‑1酵. 素処. 30分 間 処 理 し た 加 熱. 素 の 作 用 に 及 ぼ すsucrose. の 影 響 を 調 べ た の がFig.. 6で. あ る .生. 菌 で は.

(6) 762. 口. 分. 田. 晃 そ の 生 理 生 化 学 的 研 究 も 長 い 歴 史 を 有 し て い る. しか し な が ら,本. 菌 の研究 発展 上の 最大 の障害. と な っ て い る も の は 遺 伝 学 的 研 究 の 欠 如 で あ る. 本 菌 で は 有 性 生 殖 系 が 知 ら れ て な く,ま 導 入 フ ァ ー ジ の 研 究 も 充 分 で な い.残 伝 解 析 の 手 段 と し て は,形. た形質 され た遺. 質転 換法 お よび プ ロ. トプ ラ ス ト融 合 法 で あ る が,い. ず れの方 法 にお. い て も 本 属 菌 の プ ロ ト プ ラ ス ト形 成 が 不 可 欠 の 条 件 と な っ て く る. Lactobacillus属. 細 菌 は 卵 白 リゾ チ ー ム に 対. し て 非 常 に 弱 い 感 受 性 か ま た は 全 く感 受 性 を 示 Fig. 5. L. rhamnosus粗. 細 胞 壁 画 分 に 対 す るM‑1. 酵 素 作 用 に 及 ぼ すsucrose濃. 度 の影響. さ な い た め,本. 酵 素 を 用 い て の プ ロ トプ ラ ス ト. 反 応 基 質 と し て 使 用 し た 粗 細 胞 壁 画 分 は800. 形 成 の 試 み に は 非 常 な 困 難 を 伴 っ て い た.. μg乾 燥 重 量/mlで, mlで あ る.. Thorne等3),お. M‑1酵. 素 量 は1.5μg/. よ びVan. Driel等4)は,卵. 白 リ. ゾ チ ー ム を 用 い てLactobacillus属. 細 菌の プ ロ. トプ ラ ス ト形 成 を 試 み て い る が,良. 好 な成績 を. 得 て い な い. 友 近 等1)は,. Streptomyces. globisporus. 1829. 培 養 上 清 よ り 精 製 さ れ たendo‑N‑acetyl midase(M‑1酵. 素)を. 用 い てL.. mura. rhamnosusの. プ ロ ト プ ラ ス トを 短 時 間 に か つ 高 率 に 形 成 す る 条 件 を 見 い 出 し た.こ. の 報 告 に お い て,彼. 等 は. プ ロ ト プ ラ ス ト形 成 の た め の 浸 透 圧 調 節 物 質 と し て 二 糖 類 を 使 用 し た 場 合 に の みM‑1酵 が 認 め ら れ,か. 素 作用. つ 良 好 な 成 績 が 得 られ た と述 べ. て い る. 本 研 究 で は, 用 い てM‑1酵. 6種. のLactobacillus属. ぼ す 糖 質 の 役 割 に 解 析 を 加 え た.供 Fig. 6. M‑1酵. 素 に よ るL.. rhamnosus生. 菌 および. 加 熱 処 理 菌 の 細 胞 壁 消 化 に 及ぼ すsucrose の影 響 加 熱 処 理 菌 は,生. 菌 懸 濁 液 を65℃ で30分 間. イ ン キ ュ ベ ー トし て 調 製 した.添 は1.5μg/mlで. 加 酵 素量. あ る.. の 乳 酸 菌 は,各. 々 特 徴 的M‑1酵. て い た(Table. 1).こ. 存 在 下 で のM‑1酵 大 別 さ れ た.し. 度 の 増 加 に 比 例 してM‑1酵. 上 昇 が 観 察 され る の に 比べ て,加 い て はFig. M‑1酵. 素 活性の. 熱処理菌 にお. 5に 示 し た 粗 細 胞 壁 画 分 に 対 す る. 素 の 作 用 様 式 と全 く同一 の 傾 向 が 観 察 さ. Lactobacillus属. 察 細 菌 は,歴. 史的 に も各種 食. 品 と して 人 間 と非 常 に 深 い 関 わ り を有 して お り,. に. た が っ て 本 研 究 に お い て は,糖. Table. 3に. rhamnosusに. 示 す ご と くM‑1酵. お け るM‑1. 素 の 作 用 は,二. 糖 類 な い しは 三 糖 類 の 添 加 に よ り著 し く増 進 し た.. Fig. 3お. よ びFig.. 対 す るM‑1酵. の み を低 下 さ せ た.こ るM‑1酵. 4に. 示 し たL.. rhamno. 素 作 用 の 解 析 か ら,添. 質 は 酵 素 反 応 のVmaxに. 考. れ ら 細 菌 はsucrose非. 酵 素 に 対 す る 感 受 性 増 加 機 構 に 検 討 を 加 え た.. susに. れ た.. 試 し た6種. 素 感受性 を有 し. 素 感 受 性 の 程 度 に よ り2群. 質 添 加 効 果 の 著 しいL.. sucrose濃. 細菌 を. 素 に よ る プ ロ トプ ラ ス ト形 成 に 及. 加糖. は 影 響 を 与 え ず, Km の こ と は,添. 加 糖質 に よ. 素 の 活性 お る い は 酵 素 に さ ら され る基. 質 量 の 増 大 を 意 味 し て い る. Fig.. 5に 示 し た 細.

(7) Lactobacillus属. 胞 壁 画 分 お よ びFig.. 6に. 細 菌 の プ ロ トプ ラ ス ト形 成 に 及 ぼ す 糖 質 の 影 響. 示 した 加 熱 処 理 菌 に. お け る 成 績 か ら,添. 加 糖 質 に よ るM‑1酵. 性 化 は 考 え 難 い.従. っ て,糖. 胞 壁 消 化 の 増 進 は,同. croseが. 素 の活. 一 菌 体 量 当 りの 基 質 量 が. 下 でM‑1酵. 5お. よ びFig.. な 高 濃 度sucroseに. よ るM‑1酵. 素 活 性 の 低 下 は,. 添 加 糖 質 中 に 混 入 し て い た 塩 類 に よ るM‑1酵. 素. sucrose非. 用い. 加効果に解析 を. 加 え た.本. 菌 の 細 胞 壁 画 分 お よ び 加 熱 処 理 菌 は,. sucrose非. 存 在 下 で もM‑1酵. 素 感 受 性 を 示 し た.. 素 作 用 の カ イネ テ ィ ク ス を. 求 め る と, Vmaxはsucrose添. 以 上 の 成 績 か ら, L. rhamnosusはL.. 存 在. rhamnosusを. 素 処 理 時 のsucrose添. 生 菌 に 対 す るM‑1酵. 活 性 の 阻 害 に よ る と 思 わ れ る.. arumに. 素 耐 性 を 示 すL.. てM‑1酵. 6の 加 熱 処 理 菌 で 示 さ れ. 素 に感受性 を. 在 の 有 無 に 関 係 な く感. 受 性 を 示 す も の に 大 別 さ れ た.. 増 大 し た た め と 考 え ら れ る. Fig.. 存 在 す る 場 合 の みM‑1酵. 示 す も の と, sucrose存. 質 の 添加 に よ る細. 763. plant. Kmはsucroseの. じ て 低 下 し た.こ. の こ と は,. は 存 在 し な い 細 胞 外 よ りの ペ プ チ ドグ. な い の に 対 し て,. 加 で変化 を受 け 添加 量に 応 sucrose添. 加 に よ. リ カ ン 消 化 に 抵 抗 性 の 成 分 の 存 在 が 推 定 さ れ る.. り何 ら か の カ バ ー 構 造 が 破 壊 さ れ て ペ プ チ ド グ. し か し な が ら,. リ カ ン がM‑1酵. L. rhamnosus細. 胞 壁 中 に は,. 電 子 顕 微 鏡 観 察5),6)お よ びKandler7)に. よる細. 素 の 作 用 を受 け る よ うに な っ た. 事 を 示 し て い る.以. 上 の ご と く, M‑1酵. 胞 壁 構 成 成 分 に 関 す る 総 説 に お い て も 何 ら特 殊. 性 の 研 究 は,ペ. な 構 造 ま た は 成 分 が 認 め ら れ て い な い.最. 分 布 様 式 を 明 ら か に す る と 同 時 に,新. Wicken等8)は,由 mnosusに 一 部 のL. 来 の 異 な る9種. 近,. の L. rha. 素感受. プチ ドグリカンの細胞壁 中 での しい 細 胞. 表 層 解 析 手 段 を 提 供 す る も の と思 わ れ る.. お け る 細 胞 壁 構 成 成 分 に 検 討 を加 え, . rhamnosusに. ing R‑polysaccharideが. 夾 膜 状 に 存 在 して い た. と報 告 し て い る.し. か し な が ら,本. し たL.. ATCC. rhamnosus. 認 め て い な い8).従 るM‑1酵. 謝 はrhamnose‑contain. っ て,. 7469で. 稿 を終 え る に あ た り終 始 御 懇 篤 な る御 指 導,御. 研究 に供試. L. rhamnosusに. 校. 閲 いた だ きま した金政 泰 弘教授 に 深甚 の謝 意 を表 し. は 夾 膜物 質 を. 素 感 受 性 発 現 の 解 析 は,酵. 辞. ます.併. せ て 御 指 導 ・御 援 助 賜 わ り ま し た 友 近 講 師,. 細 菌 学 教 室 の 諸 先 生 に 深 謝 致 し ま す.. お け. 本 研 究 の 遂 行 に あ た り精 製M‑1酵. 素 の基質 と. 素 を御 分与 頂 き. な るペ プ チ ドグ リカ ンの 細 胞 壁 中 で の 存 在 様 式. ま した 大 日本 製 薬 株 式 会 社 中 央 研 究 所,西. を 明 ら か に す る と 同 時 に,細. 士,横. 胞 表 層 に あ っ てM‑. 川 哉 恵 博 士,河. 村 温樹 博. 田 茂 雄 博 士 に 感 謝 致 し ます.. 1酵 素 に よ る 消 化 阻 害 に 働 く 全 て の 未 知 の 物 質 の 存 在 を 証 明 す る 手 段 に な る 可 能 性 が あ る. 要 供 試 し た6種. 約. のLactobacillus属. 細 菌 は, su. 文 1.. 友 近 健 一,船 caseiプ. 橋 達 天,永. 田 哲 英,藤. ロ トプ ラ ス トの 調 製.日. 井 高 志,金. 本 細 菌 学 雑 誌,. 献 政 泰 弘: 37,. Endo‑N‑acetylmuramidaseに. 777‑787,. よ るLactobacillus. 1982.. 2. deVries, W., Kapteijn, W.M. C., Van der Beek, E.G. and Stouthamer, A.H.: Molar growth yields and fermentation balances of Lactobacillus casei L3 in batch cultures and in continuous cultures. Microbiol, 63, 333-345,. J. Gen.. 1970.. 3. Thorne, K.J. I., and Barker, D.C.: Bactoprenol, ATPase and acetate activating enzymes of a vesicular fraction from Lactobacillus casei.. Eur. J. Biochem. 11, 582-591,. 1969.. 4. Van Driel, D., Wicken, A. J., Dickson, M. R. and Knox, K.W.: Cellular location of the lipoteichoic acids of Lactobacillus fermenti NCTC 6991 and Lactobacillus casei NCTC 6375. J. Ultrastructure Res. 43,.

(8) 764. 5.. 口. 483-497,. 1973.. Masuda,. K. and. walls 6.. of strains. Kawata,. 誌, 96,掲. T.: Distribution. of the genus. 船 橋 達 天: M‑1酵. 分. 田. 晃. and chemical. Lactobacillus.. FEMS. 素 に よ るLactobacillus属. characterization. Microbiol,. Lett, 20,. of regular. arrays. 145-150,. 1983.. 細 菌 プ ロ トプ ラ ス ト形 成 過 程 の 形 態 学 的 解 析.岡. in the. cell. 山医 学会 雑. 載予定. 7. Kandler, O.: Amino acid sequence of the murein and taxonomy of the genera Lactobacillus, Bifidoba cterium, Leuconostoc and Pediococcus.. Inter. I System. Bacteriol. 20, 491-507,. 1970.. 8. Wicken, A.J., Ayres, A., Campbell, L.K., and Knox, K.W.: Effect of growth conditions on production of rhamnose-containing mnosus. J.. cell wall and capsular polysaccharides by strains of Lactobacillus subsp. rha. Baeteriol. 153, 84-92,. 1983..

(9) Lactobacillus属. Effects. of Various. sugars. 細 菌 の プ ロ トプ ラ ス ト形 成 に 及 ぼ す 糖 質 の 影 響. on the Akira. Department. of Microbiology,. Protoplast. Formation. 765. of Lactobacillus. KUMODE Okayama. University. Medical. School. All Lactobacillus bacteria used in this experiment had the susceptibility to endo-N - acetylmuramidase (M-1 enzyme) in 0.85M sucrose solution. Three of six species, however, had the enzyme. resistance to M-1 enzyme in no sugar solution. Analyses action suggested that the conformational changes on. Cell wall fraction and heat-treated cells of L. rhamnosus without sucrose addition. The hinetics of M-1 enzyme. of sugar effect on M-1 cell surface structures.. were digested by M-1 enzyme action on intact cells of L.. rhamnosus showed the constant V max value and decrease in Km values according to sucrose addition. These results suggested that the effects of sugars on M-1 enzyme action were the increased exposure of covered substrates in no sugar conditions..

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参照

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