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Aug 02, 2023

返信先: 抗生物質と細菌の外膜の六角形秩序

Nature Communications volume 14、記事番号: 4773 (2023) この記事を引用 861 アクセス 1 Altmetric Metrics の詳細 元の記事は、G. Benn et al. への返信として 2023 年 8 月 9 日に公開されました。

Nature Communications volume 14、記事番号: 4773 (2023) この記事を引用

861 アクセス

1 オルトメトリック

メトリクスの詳細

元の記事は 2023 年 8 月 9 日に公開されました

G. Bennらへの返信ネイチャーコミュニケーションズ https://doi.org/10.1038/s41467-023-40275-0 (2023)

ベンら。 ポリミキシンの添加により外膜 (OM) パッチで観察される六角形格子は、外膜タンパク質 (OMP) によって形成される可能性があるとコメントしています。 彼らは、リポ多糖類 (LPS) が OMP の上に突き出ているため、OMP が隠れて AFM による画像化が妨げられるのではないかと考えられています。 さらに、彼らは、ポリミキシンが何らかの形で LPS 分子に秩序を与え、ポリミキシンの添加により隠れた OMP 格子が現れるのではないかと推測しています。 実際、これ、あるいはポリミキシンが膜に他の生物物理学的変化を誘導するということは、私たちの研究から導き出される可能性のあるシナリオであり、おそらくより高度な時間的または空間的イメージングモダリティを用いたさらなる調査が必要となるでしょう。

OMP が脂質膜内でさまざまな高密度の集合体を構築できることは数十年にわたって確立されており、その幾何学形状は脂質組成、電解質、インキュベーションプロトコルなどの複数のパラメーターに依存します2。 大腸菌から自然に放出され、高解像度 AFM によって画像化された外膜小胞 (OMV) の膜パッチは、異なる OMP 密度の領域、つまり、OMP が密に集合している領域、OMP が疎に集合している領域、または OMP がほとんどない領域を示しています (図 1a ～ f)。 このようなOMV膜、および結晶格子として人工的にリン脂質膜に再構成されたOmpF三量体からは、OMPが細胞外ドメインとともに膜表面からかなり突き出ており、走査型AFMチップで直接画像化できることが測定できます（図1）。 1)。 私たちの OMV では、OMP の密集した領域は、OMP よりも突出が少ないため、おそらく脂質のみである OMP のない領域と比較してまれです。

a〜c OMPを過剰発現する大腸菌から収集したOMVのAFM高さ画像。 OMP Tsx8 で強化された OMV の概要 AFM 高さ画像。 雲母に吸着すると、OMV は単層膜パッチとして開きます。 b (a) の領域を高解像度で撮影。 膜には、膜から突き出た高密度に分散された粒子が含まれています。 c 高密度に配置されたOMP（単一突起）を明らかにする高解像度の高さ画像。 d、e 概要 OMP BamA9 が濃縮された OMV の AFM 高さ画像。 BamA の密集した領域は、周囲の膜 (高さ 5 ～ 8 nm) よりも高く見えます (黄色、高さ 10 ～ 15 nm)。 f リポ多糖（LPS）および大腸菌脂質を含む膜内の OmpF 三量体の細胞外表面 7。 g 3 ÅでレンダリングされたOmpF三量体の原子モデルの細胞外表面（h、i）LPSおよびリン脂質を含む脂質膜に組み立てられた2DポリンOmpF格子の高解像度AFM高さ画像。 長い OmpF ループによって形成された細胞外ドメインは、膜から 1.3 nm 突き出ています。 長方形 (h、13.5 nm × 8.2 nm) または三角形 (i、8.2 nm) のパッキング配置で組み立てられた OmpF トリマーを示します。 AFM 画像は緩衝液中で撮影された高さ画像を表します。 AFM 高さ画像の輝度範囲は、16 nm (a)、4 nm (b)、1 nm (c)、30 nm (d、e)、≈ 1-2 nm (f) および 1.5 nm の垂直範囲に対応します。 nm (h, i)。 高さ画像（f、h、i）を透視図として表示します。 スケールバー、200 nm (a)、50 nm (b) および 20 nm (c)、160 nm (d)、130 nm (e)、10 nm (f)、および 5 nm (g – i)。 画像は（a〜c）参照から取得しました。 8、(d、e)参照。 9、(f)参照。 7、および(g–i) ref。 5.

このようなOMVパッチにポリミキシンを添加すると、以前は何もなかった大きな表面積のほとんどが六角形の格子で覆われることが観察されました。

この形成は、膜パッチの OMP 組成とは無関係に、非常に類似した方法で発生します。 大腸菌野生型株 MG1655 から収集された OMV (図 2)、および OmpF、OmpC などを含む最も豊富な OMP が遺伝的に欠失されている大腸菌株 BL21(DE3)omp8 から収集された OMV は、次のことを示しています。同じ格子構造です。 低解像度および高解像度のAFM高さ画像（図1d、e）で示されるように、BL21（DE3）omp8株のOMV膜は主に脂質で構成されており、これは過剰発現したOMPs3を取り込むこの株の高い能力と一致しています。 BL21(DE3)omp8株から収集されたOMVが単量体OmpGまたはBamAで特異的に富化されている場合にも、同じ構造が観察されます。 したがって、六方格子の形成には、特定のOMPが大量に存在する必要はないようです。 それにもかかわらず、ポリミキシンの添加により膜パッチ全体が格子で覆われていることが頻繁に観察されるため、膜に最初に存在するOMPが何らかの形で六角形格子に含まれていることも明らかです（図2）。