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大腸菌


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大腸菌・・・腸内フローラ100兆

人間の腸内に住み着いている細菌のことを大腸菌といいます。

大腸を中心に100種類、100兆以上にのぼり、合計1kg以上にもなります。
菌群を花畑にたとえて『腸内フローラ(菌そう)』とも呼びます。
  • 健康維持に働く善玉菌の乳酸菌群と有害な悪玉菌の大腸菌や腐敗菌群がバランスを取りながら共存しています。

最も優勢な善玉菌がビフィズス菌で、健康な成人では腸内細菌の15〜30%を善玉菌が占めています。

栄養を体内で調達

「大腸菌は栄養素の少ない環境では体内の古いタンパク質を分解、生命に維持に不可欠なアミノ酸を自己調達する仕組みを持っていたことを広島大学と米スタンフォード大学の研究者が明らかにした。
  • 大腸菌は栄養素のアミノ酸が不足した環境でも増殖できるが、その秘密が分かっていなかった。

広島大の黒田章夫助教授らは、大腸菌内にある高分子のポリリン酸がタンパク質の中から古くなったものを選び出してアミノ酸に分解するリサイクルをしていることを見つけた。


ポリリン酸は通常は菌内にわずかにしかないが、周囲のアミノ酸が少なくなると100倍以上に増え、普段は分解しないタンパク質を分解していた。新たに作られたアミノ酸はアミノ酸合成酵素を作り出すのに使われ、この酵素が働くとアミノ酸の自己調達が可能になる。」





大腸菌30種類がベロ毒素つくる


理化学研究所培養生物部の辨野義己・分類室長によると、
  • 人間の便1gには
  • 約400種類、1兆個の細菌がいる。

このうち大腸菌は、10万個〜1億個程度だ。

大腸菌の細胞壁には、リポ多糖体と呼ばれる糖鎖と脂質で出来た「ひげ」があり、大腸菌はその血清型(O抗原)によって分類される。

さらに、鞭毛の血清型(H抗原)によっても細かく分けられている。国立予防衛生研究所の渡辺治雄・細菌部長によると、O抗原は173種類見つかっている。人間の腸内で最も多いのは、[O1][O18]など。

ベロ毒素を作り出す能力のある大腸菌は約30種類。
このうち最も多いのが[O157H7]で、ベロ毒素が原因の下痢患者の便からは80%の確率で検出されている。他には、[O26][O111][O128][O145]など。O1の中でも、[O1H20]など、H抗原によってはベロ毒素をつくるものがある。
溶血性尿毒症症候群などを起こす[O-157]のベロ毒素は[VT1][VT2]に大別され、VT1は志賀赤痢菌の毒素とアミノ酸配列が同じとされる

高圧下で遺伝子活発
  • 普段、地上の大気圧(1気圧)の下で暮らしている大腸菌を深海と同じような高圧に晒すと、突然活発に働き出す遺伝子があることを、海洋科学技術センター(横須賀市)の深海微生物研究グループが見つけた。圧力に反応する遺伝子が地上の微生物で見つかったのは初めてで、生命が深海で誕生したとする学説を裏付ける研究として注目されている




狭くても分裂
  • 2009年、オランダのデルフルト工科大学のチームは、大腸菌や枯草菌が、自分の体の直径の半分以下の狭い溝に閉じこめられも、通常と同じ速度で分裂し、成長することを確認した。
    研究チームは、シリコンチップの上に50マイクロb以下の細い溝を作り、底に蛍光標識をくっつけた大腸菌や枯草菌を泳がせた。
    通常の環境では、大腸菌や枯草菌は自分の直径より30%以上太い溝を選んで泳ぐ。だが、自分の体の直径より細い溝に押し込めると、細菌は泳ぐのを止め、分裂し始める。溝の形のサイズにそった扁平な形に成長した

「形質転換」が、大腸菌同士で頻繁に起きている
  • 2011年、奈良女子大学の前田純夫准教授らは、細菌が菌の外にある遺伝子を取り込む「形質転換」が、大腸菌同士で頻繁に起きている可能性があることをみつけた。
    成果は米科学誌プロスワン(電子版)に掲載。
    細菌の形質転換は、細胞外にあるDNAを細菌が取り込み、内部でその外来のDNAを機能させる。こうした転換をくり返し、進化や環境に適応してきたと考えられる。
    研究チームは複数の大腸菌を一緒に培養。菌に入れた人工のプラスミド(環状DNA)が菌の外にいったん出て移動し、もう一方の菌の中に入り込む現象をみつけた。
    この形質転換は、大腸菌からフェロモンが放出されていると、10〜1000倍も促進された。
    大腸菌を一緒に培養すると形質転換が起きやすくなるのが見つかったのは初めて。
    大腸菌の形質転換は、菌同士をパイプのような組織でつなぎ、その中をDNAが移動する方法などが考えられてきた。今回の実験結果から、形質転換が実験室外の一般環境でも起こっている可能性が示せた。
    大腸菌を使った遺伝子組み換え実験も、より慎重に管理する必要性が出てきた





大腸菌が細胞分裂するときの仕組み
  • 2013年、埼玉大学の下川航也教授らは大腸菌が細胞分裂する際に、複製された環状DNAがうまく2つに分かれる仕組みを解明した。
  • 絡み合った2つの輪が単純なルールでつなぎ替えを繰り返し、2つに分かれていた。
  • ほどけ方は数学的に1通りに決まる。
  • 成果は米科学アカデミー紀要(電子版)に掲載。
  • 大腸菌のDNAは環状で、細胞分裂の際に複製される。
  • 複製されたときはねじれて鎖状につながり、そのままでは分裂できない。
  • 「トポイソメラーゼ」という酵素が2つのDNAをつなぎ替え、鎖をほどく。
  • 下川教授らは「結び目理論」という数学を用いて、酵素が働く回数とほどける途中のからみ方を解明した。


関連情報 O-157

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