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有機合成化学

クオラムセンシング モジュレータ

KitAlysis™ ハイスループット スクリーニング キット

クオラムセンシング

クオラムセンシングは、多くの細菌が集団行動をとるための、化学物質を用いたコミュニケーションです。まるで多数決のように、一定以上の細菌が集まると効力を発揮するためにこの名があります(「quorum」とは、議決に必要な定足数を意味する言葉)。細菌から放出されるある種の化学物質が一定の濃度に達すると、これが細菌の細胞内に取り込まれ、特定の遺伝子の転写を促進して、タンパク質合成を行なわせるというメカニズムによります。

クオラムセンシングは病原体による感染の成立や、共生確立の際の仲立ちとして重要な役割を演じます1。たとえばある種の細菌は、少数であるうちは病原因子を作らないものの、一定以上に増殖するとクオラムセンシングによって一斉に病原因子を放出し、宿主に各種の症状を引き起こします。

また、クオラムセンシングは細菌の生産する小分子によって成り立つため、合成化学物質などでこのシグナルを妨害することが可能です。これにより、クオラムセンシングで制御されている細菌の行動を抑制することができます。

Blackwell研究室では、グラム陰性菌のLuxR受容体を標的とし、クオラムセンシング経路を強力に制御する化学ツールを開発しています。これらのうち、最も用途の広いリガンド群(804223804231804258804339804347)が、アルドリッチより研究用試薬として入手可能となりました。

クオラムセンシングリガンド群

特長

  • これまでに報告された中で最も強力な人工合成クオラムセンシング阻害剤および活性化剤
  • 野生型細菌に対して有効であり、重要なクオラムセンシングの各種表現型(運動性、病原因子生産など)を強力に制御可能
  • 標準的濃度下では、細菌の増殖に影響しない
  • 実験室環境で安定であり、通常の生体媒質に易溶
  • 3-オキソ-C12アニリンは、ラクトン型ツールに比べて加水分解に対して安定

主な利用例

下の図は、クオラムセンシングを絵に表したものです。細菌は、周辺の細菌が生産したシグナル分子(赤)を受容体(緑)で感知し、自分たちの生育密度を知ります。生育数(クオラム)が増えて、シグナル分子の濃度が高まると、細菌はそれに応じて振る舞いを変えます1

Blackwell研究室で開発されたリガンドは、細菌の受容体に作用し、クオラムセンシングに関連したプロセスを制御します。これらの化合物は、Pseudomonas aeruginosaのLasR, RhlRおよびQscR2-6Vibrio fischeriのLuxR7Agrobacterium tumefaciensのTraR2Acinetobacter baumanniiのLuxRと推定される受容体(AbaR)6Pectobacterium carotovoraのExpR1/ExpR29-10、また関連する種の持ついくつかのLuxR型受容体に作用し、これらを強力に阻害または活性化します11-12

クオラムセンシングの概念図

本テクノロジースポットライトにご協力いただきましたHelen Blackwell教授に深く感謝いたします。

クオラムセンシングについては左記のページもご参考ください。

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