Propionibacterium
分類
高次分類:
細菌; 放線菌; 放線菌 (class); 放線菌科; 放線菌界; プロピオン酸菌科
種:
プロピオン酸菌; P. P. Piproniaceae acnes; P. australiense; P. avidum; P. cyclohexanicum; P. freudenreichii; P. granulosum; P. jensenii; P. microaerophilum; P. propionicum; P. thoenii; P. sp.
<3086>NCBI: Taxonomy Genome: -Nocardioides sp. JS614 -Propionibacterium acnes KPA171202
説明と意義
プロピオン細菌の種は体の至る所に存在することが知られています。 プロピオン酸菌は一般に非病原性であるが、ある種のプロピオン酸菌が血液や他の体液に混入すると、一般的な皮膚疾患である尋常性ざ瘡(P. acnesによる)を含む多くの感染症を引き起こす可能性がある。 プロピオニバクテリアの中には、チーズやその他の乳製品などの食品に含まれる種もあります。 P. freudenreichiiは、スイスチーズの製造において、その風味と特徴的な穴を作り出すために使用されています。
ゲノム構造
現在、Propionibacterium acnes KPA1202のゲノムプロジェクトが1つ完了し、Nocardioides sp.JS614のゲノムプロジェクトが進行中である。 P. acnesの全ゲノム配列には2333の推定遺伝子が含まれており、シアリダーゼ、ノイラミニダーゼ、エンドグリコセラミダーゼ、リパーゼ、孔形成因子など、宿主分子の分解に関わる多数の遺伝子産物が明らかにされています。 詳しくはリンク先(上、左)を参照。
細胞構造と代謝
プロピオン酸菌は、成長が遅く、無芽胞のグラム陽性嫌気性細菌です。 棒状のものや枝分かれしたものがあり、単体、ペア、またはグループで発生することがあります。 5416>
プロピオニバクテリウムの1種であるP. freudenreichii(スイスチーズ製造に使用)は、乳酸菌のタンパク質分解酵素によるカゼイン分解によってチーズ中に作られる遊離アミノ酸とペプチドに依存していると考えられる(マッカーシーとコートニー(McCarthy and Courtney))。 P. freudenreichiiは二酸化炭素を生産し、これがスイスチーズの穴を作る。 5416>
Ecology
Propionibacterium acnes は思春期前のヒトの皮膚に見られるが、真のコロニー形成は実際には性成熟の 1 ~ 3 年前に始まっている。 菌数は10/cm2以下から106/cm2まで増加する(主に顔面およびその周辺に多い)。 P. granulosumもP. acnesと同じ場所に生息しているが、その数はP. acnesの約100分の1である。 また、P. acnesとP. granulosumは胃腸管の微生物叢の一部であることが知られています。
Propionibacterium jenseniiとLactobacillus paracasei subsp.paracasei 混合培養は、ヨーグルトやチーズなどの乳製品で食品腐敗を引き起こす酵母や他の微生物を抑制することが示されています。 実際、冷蔵庫の温度(6℃)で、食品の品質を変えることなく、これらの微生物を5桁まで抑制しています。 この細菌混合物は、一部の酵母、カビ、グラム陰性菌に有効ですが、他のグラム陽性菌には効果がありません。 プロピオニバクテリウム属菌の阻害活性に関する試験の際、発酵の産物である有機酸を含む無細胞上清は、細胞ほどには酵母やカビを阻害する効果がなかった。 したがって、細胞とP. jenseniiおよびL. paracasei subsp. paracaseiの相互作用の進行中のプロセスに関する何かが、それらが生産する酸の阻害能力に加えて、他の微生物の増殖を抑制していると推測された(Schwenninger 2004)。
病理学
P. acnesが塞がった毛根に蓄積して起こる3種類の非炎症性病変のことをいう。 NIAMS
より
尋常性痤瘡はP. acnesによって引き起こされる最も一般的な疾患である。 顔面、頚部、背部に多く発生するニキビの病態生理的特徴は、過角化、皮脂分泌、細菌増殖、炎症の4つである。 ニキビで形成される病変は、非炎症性病変、炎症性病変、瘢痕の3つに分類されます。 非炎症性病変には、微小面皰(中央部に角質と脂質の陥没があり、やや盛り上がった状態)、開放面皰(やや盛り上がった丘疹で、より大きな炎症性病変になる可能性がある)、閉鎖面皰(炎症性病変になる可能性がある)の3つがある。 炎症性病変には、膿疱や大きく変動する結節など、より悪化した病変があります。
プロピオン酸菌は、稀ではありますが、脳膿瘍、硬膜下膿瘍、歯科感染症、心内膜炎、持続外来腹膜透析、コンタクトレンズに伴う結膜炎、腹膜炎の原因として知られています(リストはeMedicineから)。 また、P. acnesは、人工関節に伴う嫌気性関節炎や骨髄炎など、いくつかのタイプの感染症や健康問題にも関連しています(まれに)。 また、P. acnesは、尋常性ざ瘡に関連するある種の脊椎関節症(骨病巣および関節から分離)にも関連しており、心内膜炎の原因として分離され(まれに)、角膜が障害されると視力低下につながる感染性角膜炎の原因としても報告されています。
プロピオンバクテリウム属菌は、一般に嫌気性菌感染症の治療に用いられる抗生物質で治療が可能で、ペニシリン、カルバペネム、クリンダマイシンがその例です。
Phages
最近までグラム陽性菌に活性を持つファージはFf関連のみ知られていたが、少なくとも5種類の糸状形態を持つファージがP. freudenreichiiに活性を示すことが明らかにされた。 糸状ファージは、円形の一本鎖DNA(約10遺伝子)を持つ棒状のファージで、一般に、溶菌や細胞死を引き起こさない粒子が細菌膜を越えて継続的に分泌されるビリオン形態形成法を用いてグラム陰性細菌に感染する。 フィラメント状ファージの構造タンパク質は、ファージ外層のチューブを形成する主要なコートタンパク質(pVIII)、効率的な粒子集合に用いられる2つのタンパク質(pVIIとpIX)、粒子の安定性とファージの細菌感染能力に用いられる2つのタンパク質(pVIとpIII)、計5つである。 最後の4つのタンパク質(pVII、pIX、pVI、pIII)は棒状のファージの末端に位置している。 この種のファージに一般的に見られる他の2つのタンパク質(pIとpIV)は、ファージの組み立てと輸出に必要である。 P. freudenreichiiに感染することが確認されている糸状菌ファージの1つは、5,806塩基のssDNAを持ち、G-C含有率は64%で、P. freudenreichiiのG-C含有率とほぼ同じであった。 このファージは、外膜のファージ伝導路を特異的に補助するpIVに似たタンパク質を含んでいない。 これは、このファージが外膜を持たないグラム陽性菌に感染するため、このタンパク質が不要になったためと考えられる。 (Chopin, et al. 2002)
Bruggemann H, Henne A, Hoster F, Liesegang H, Wiezer A, Strittmatter A, Hujer S, Durre P, Gottschalk G. The complete genome sequence of Propionibacterium acnes, a commensal of human skin. Science. 2004 Jul 30;305(5684):671-3.
Chopin, Marie-Christine, Annette Rouault, S. Dusko Ehrlich, and Michel Gautier. 2002. “グラム陽性菌Propionibacterium freudenreichiiに活性を示す糸状菌ファージ”. ジャーナル・オブ・バクテリオロジー(Journal of Bacteriology)、184巻、7号。 米国微生物学会(American Society for Microbiology)。 (2030-2033)
Handa, Sajeev. “プロピオニバクテリウム感染症.” 2002. eMedicine
McCarthy, R. J., and P. Courtney. 2004. “Amino acid requirements of dairy Propionibacterium strains(乳製品用プロピオンバクテリウム株のアミノ酸要求量)”. オハイオ州立大学
NIAMS: Health Topics: にきび.
Schwenninger, Susanne Miescher, and Leo Meile. 2004. “A mixed culture of Propionibacterium jensenii and Lactobacillus paracasei subsp. paracasei inhibits food spoilage yeasts.”. システマティック・アンド・アプライド・マイクロバイオロジー、27巻、2号。 Urban and Fischer. (229-237)