[スポンサーリンク]

化学者のつぶやき

奇妙奇天烈!植物共生菌から「8の字」型の環を持つ謎の糖が発見

[スポンサーリンク]

前代未聞の炭素骨格を持った機能未知の単糖「ブラジリゾース」

の構造と言えば、高校生のときに、これだけは覚えろと言われ、グルコースなど無理矢理に暗記した思い出も、今は昔。ひもつけて理解すれば大したことないのですが、なかなか難儀であった記憶がおぼろげにあります。あれれ、ヒドロキシ基の向きはどっちでしたっけ?

 

糖、とくに単糖と言っても、自然界には何十種類とあるわけですが、ヒドロキシ基の向きなんてささいなことではない、奇妙奇天烈な炭素骨格を持つ糖が、植物共生菌ブラジリゾビウム(Bradyrhizobium sp.)から、発見されました[1]。その名もブラジリゾース

糖のかたちの微妙な違いを識別したり、特別な機能を持たせたりすることが、地球上の生命はみな好きなようで、細菌も、カビも、植物も、昆虫も、人間も、からだじゅう細胞の周りは糖鎖だらけです。糖はあちこちにある!

立体異性を含めると、自然界には多くの種類の単糖があります。糖がつながってできた高分子多糖は、核酸やタンパク質に続く「第三の生命鎖」として注目されており、ポストゲノム時代を感じさせる一大研究テーマになっています。糖はすごい!

 

ブラジリゾースの奇妙な炭素骨格

新たに単離[1]された糖はC10H18O8の分子式。ブラジリゾビウム属に分類される細菌(Bradyrhizobium. sp)の細胞壁から見出され、ブラジリゾースと命名されました。語感が似ていますが、国名の「ブラジル」とも、辛い「チリソース」とも、まったく関係ありません

8の字型の環を2つ持つ構造は例がなく、当然のことながら生合成の経路も不明。かなり奇妙奇天烈な単糖です。

GREEN2013bra2.PNG

ブラジリゾースが多数つながった高分子多糖

ブラジリゾースの機能は、細胞壁多糖から単離されたというだけで、あとはほとんど不明です。本来、細菌抽出物を投与すると、分子レベルでは、何かしら植物が反応するものですが、活性酸素の発生を指標に調べてみると無反応[1]だったので、ブラジリゾースは植物共生菌であるブラジリゾビウム菌の表面にあって、病原菌と間違われて宿主植物から排除されないようにする役割があるのかもしれません。さながら「天狗の隠れ蓑」や「ドラえもんの透明マント」みたいなものでしょうか。

GREEN2013bra3.PNG

これはあくまでただの模式図です

 

謎がいっぱいブラジリゾビウム菌の魅力

糖、ブラジリゾースが単離されたブラジリゾビウム菌BTAi1株(Bradyrhizobium sp. BTAi1)は、マメ科植物のクサネム(Aeschynomene indica)と共生します。クサネムは日本国内でも、河川敷や、水が抜かれた田んぼなどで、雑草扱いされている植物です。

このブラジリゾビウム菌は、従来よく研究されてきたリゾビウム属に分類される細菌(Rhizobium sp.)とは属が違うものの、窒素固定が可能な根粒菌のなかまです。窒素固定とは、空気中の窒素ガスから、植物の肥料になるアンモニア態の窒素栄養分を作ってしまう、作用のことを言います。窒素分をもらう代わりに、宿主の植物は共生中の細菌へ光合成でできた糖分を差し出します。

一般に、窒素固定する根粒菌がマメ科植物を認識して共生するまでの分子機構は、ここ10年でおおまかな全体像がほとんど解明されました。根粒菌から「共生しようよ」というメッセージを送る特別な合図となる物質も判明し、高活性な類縁体合成もなされています[2]。

しかし、これまでで分かってきた共生の仕組みが、ブラジリゾビウム菌ではどうもあてはまらないようなのです。実際に、ブラジリゾビウム菌のゲノムを読んで、遺伝子すべてをチェックしてみても、従来どおりでは説明できないことが分かっています[3]。

GREEN2013bra4.PNG

ブラジリゾビウム菌がクサネムと共生する神秘のベールに包まれた仕組みを解明して、窒素固定の能力を他の根粒菌でも高めてやれば、ゆくゆくは窒素肥料なしで畑作できるようになるかもしれません。それは、化学肥料使用の低減につながり、農家にも環境にも優しい農業になるでしょう。

 

ブラジリゾースが、ブラジリゾビウム菌にとって、何をしているのか、まだまだはっきりと証明されたわけではありません。ユニークな構造に、ユニークな機能があると、いいですね。

 

参考文献

  1.  “A Unique Bicyclic Monosaccharide from the Bradyrhizobium Lipopolysaccharide and Its Role in the Molecular Interaction with Plants.” Silipo A et al. Angew. Chem. Int. Ed. 2011 DOI: 10.1002/anie.201106548
  2. “Simple Synthesis of Nodulation-Factor Analogues Exhibiting High Affinity towards a Specific Binding Protein.” Grenouillat N et al. Angew. Chem. Int. Ed. 2004 DOI: 10.1002/anie.200460275
  3. “Legumes Symbioses: Absence of Nod Genes in Photosynthetic Bradyrhizobia.” Giraud E et al. Science 2007 DOI: 10.1126/science.1139548
Green

Green

投稿者の記事一覧

静岡で化学を教えています。よろしくお願いします。

関連記事

  1. 若手研究者vsノーベル賞受賞者 【基礎編】
  2. Slow down, baby, now you’r…
  3. カーボンナノチューブをふりかえる〜Nano Hypeの狭間で
  4. 2010年ノーベル化学賞ーお祭り編
  5. 来年の応募に向けて!:SciFinder Future Lead…
  6. 転職でチャンスを掴める人、掴めない人の違い
  7. カスケード反応で難関天然物をまとめて攻略!
  8. 誰でも参加OK!計算化学研究を手伝おう!

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. 【書籍】液晶の歴史
  2. スケールアップ実験スピードアップ化と経済性計算【終了】
  3. ヴィンス・ロテロ Vincent M. Rotello
  4. 「2010年トップ3を目指す」万有製薬平手社長
  5. 観客が分泌する化学物質を測定することで映画のレーティングが可能になるかもしれない
  6. Reaction Plus:生成物と反応物から反応経路がわかる
  7. スティーブン・ヴァン・スライク Steven Van Slyke
  8. 溝呂木・ヘック反応 Mizoroki-Heck Reaction
  9. 摩訶不思議なルイス酸・トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン
  10. Ph.D. Comics – Piled Higher and Deeper

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

注目情報

注目情報

最新記事

アメリカ大学院留学:卒業後の進路とインダストリー就活(2)

前回の記事では、アメリカのPhD取得後の進路について、一般的な進路や就活を始める時期について紹介しま…

【第11回Vシンポ特別企画】講師紹介③:大内 誠 先生

今回の記事では、第11回バーチャルシンポジウム「最先端精密高分子合成」をより楽しむべく講師の一人であ…

第131回―「Nature出版社のテクニカルエディターとして」Laura Croft博士

第131回の海外化学者インタビューはローラ・クロフト博士です。Nature Chemistry誌とN…

【書籍】機器分析ハンドブック2 高分子・分離分析編

2020/10/20に刊行されたばかりのホットな書籍をご紹介します。概要はじめて機器…

アメリカ大学院留学:卒業後の進路とインダストリー就活(1)

PhD留学について、受験や大学院生活についての情報は豊富に手に入るようになってきていますが、卒業後の…

オキシム/ヒドラゾンライゲーション Oxime/Hydrazone Ligation

概要ケトン・アルデヒドは生体分子にまれにしか存在しないため、位置選択的な生体共役反応の標的として…

その構造、使って大丈夫ですか? 〜創薬におけるアブナいヤツら〜

新参スタッフの DAICHAN です。前回の記事「その化合物、信じて大丈夫ですか…

第130回―「無機薄膜成長法を指向した有機金属化学」Lisa McElwee-White教授

第130回の海外化学者インタビューはリサ・マックエルウィー=ホワイト教授です。フロリダ大学化学科に所…

Chem-Station Twitter

PAGE TOP