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Sporulation in Bacillus subtilis/ja: Difference between revisions

Sporulation in Bacillus subtilis/ja
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Created page with "File:Sporulation in Bacillus subtilis.jpg|alt=図のキャプション 植物成長にある枯草菌（ステージI）は不利な条件にあるため、胞子形成のプロセスを開始する。好ましくない条件の例としては、必要な栄養素が不足していたり、暑すぎたり、寒すぎたりする環境が挙げられる。Zリングの締め付けから非対称（不均等）分裂が起こる（ステージII）。Zリングは複数..."
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''枯草菌（Bacillus subtilis）''は、土壌や植物に自然に存在し、小さくて丈夫で代謝的に休眠したエンドスポアを形成する能力で知られる、桿菌であり、[[Gram-positive bacteria/ja|グラム陽性]]の[[bacteria/ja|バクテリア]]である。''枯草菌''は対称的に分裂して2つの[[Cell division/ja|娘細胞]]（[[Fission (biology)/ja|二分裂]]）を作ることも、非対称的に1つの環境要因（熱、[[desiccation/ja|乾燥]]、放射線、化学的攻撃など）に耐性のあるエンドスポアを生成することもできる。これは長期間環境中に持続することができます。エンドスポアは栄養ストレス時に形成され、生物が環境中で生き延びることを可能にする。エンドスポア形成のプロセスは、2つの娘細胞の根本的な[[Morphology (biology)/ja|形態]]と[[Physiology/ja|生理学]]的な変化をもたらす。このプロセスは、最終的には1つの娘細胞（スポア）の代謝活動の停止と他の娘細胞（‘母細胞’）の[[lysis/ja|死]]に伴う過程である。
''枯草菌（Bacillus subtilis）''は、土壌や植物に自然に存在し、小さくて丈夫で代謝的に休眠したエンドスポアを形成する能力で知られる、桿菌であり、[[Gram-positive bacteria/ja|グラム陽性]]の[[bacteria/ja|バクテリア]]である。''枯草菌''は対称的に分裂して2つの[[Cell division/ja|娘細胞]]（[[Fission (biology)/ja|二分裂]]）を作ることも、非対称的に1つの環境要因（熱、[[desiccation/ja|乾燥]]、放射線、化学的攻撃など）に耐性のあるエンドスポアを生成することもできる。これは長期間環境中に持続することができます。エンドスポアは栄養ストレス時に形成され、生物が環境中で生き延びることを可能にする。エンドスポア形成のプロセスは、2つの娘細胞の根本的な[[Morphology (biology)/ja|形態]]と[[Physiology/ja|生理学]]的な変化をもたらす。このプロセスは、最終的には1つの娘細胞（スポア）の代謝活動の停止と他の娘細胞（‘母細胞’）の[[lysis/ja|死]]に伴う過程である。


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<span id="Overview"></span>
== Overview ==
== 概要{{Anchor|Overview}} ==
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<div lang="en" dir="ltr" class="mw-content-ltr">
=== 胞子形成へのコミットメント ===
=== Commitment to sporulation ===
枯草菌の胞子形成は飢餓によって誘導されるが、栄養制限によって成長が鈍化した場合、直ちに胞子形成プログラムが開始されるわけではない。[[chemotaxis/ja|化学走性]]によって新たな食物源を探すための[[Flagellum/ja|鞭毛]]運動の活性化、競合する土壌微生物を破壊するための[[Antibacterial/ja|抗菌]]の産生など、様々な代替反応が起こりうる、 細胞外タンパク質や[[polysaccharide/ja|多糖類]]を除去するための加水分解性[[enzyme/ja|酵素]]の分泌、あるいは外来[[DNA/ja|DNA]]を取り込んで消費するための'[[Competence (biology)/ja|コンピテンス]]'の誘導などである。胞子形成は飢餓に対する最終的な反応であり、代替反応が不十分であることが判明するまで抑制される。その場合でも、[[chromosome/ja|染色体]]の完全性、染色体複製の状態、[[Citric acid cycle/ja|クレブスサイクル]]の機能など、一定の条件が満たされなければならない。
Although sporulation in'' B. subtilis'' is induced by starvation, the sporulation developmental program is not initiated immediately when growth slows due to nutrient limitation. A variety of alternative responses can occur, including the activation of [[Flagellum|flagellar]] motility to seek new food sources by [[chemotaxis]], the production of [[Antibacterial|antibiotics]] to destroy competing soil microbes, the secretion of hydrolytic [[enzyme]]s to scavenge extracellular proteins and [[polysaccharide]]s, or the induction of ‘[[Competence (biology)|competence]]’ for uptake of exogenous [[DNA]] for consumption, with the occasional side-effect that new genetic information is stably integrated. Sporulation is the last-ditch response to starvation and is suppressed until alternative responses prove inadequate. Even then, certain conditions must be met such as [[chromosome]] integrity, the state of chromosomal replication, and the functioning of the [[Citric acid cycle|Krebs cycle]].
</div>


<div lang="en" dir="ltr" class="mw-content-ltr">
=== 調節の性質 ===
=== Nature of regulation ===
胞子形成には多くの時間と多くのエネルギーが必要であり、基本的に不可逆的である。そのため、細胞は周囲の環境を効率的にモニターし、最も適切なタイミングでのみ胞子形成に着手できるようにすることが重要である。条件が厳しすぎると植物細胞は死んでしまうし、植物成長に適した環境で胞子を形成する細菌は競争に負けてしまう。要するに、胞子形成の開始は非常に緊密な[[Regulation of gene expression/ja|制御]][[Biological network/ja|ネットワーク]]であり、効率的な制御のために多数のチェックポイントが存在する。
Sporulation requires a great deal of time and also a lot of energy and is essentially irreversible, making it crucial for a cell to monitor its surroundings efficiently and ensure that sporulation is embarked upon at only the most appropriate times. The wrong decision can be catastrophic: a vegetative cell will die if the conditions are too harsh, while bacteria forming spores in an environment which is conducive to vegetative growth will be out competed. In short, initiation of sporulation is a very tightly [[Regulation of gene expression|regulated]] [[Biological network|network]] with numerous checkpoints for efficient control.
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<div lang="en" dir="ltr" class="mw-content-ltr">
== 制御点{{Anchor|Control points}} ==
== Control points ==
胞子形成の開始には、σHとSpo0Aという2つの[[Transcription (genetics)/ja|転写]]制御因子が重要な役割を果たす。主にSpo0A〜Pの蓄積濃度を制御することによって、さらにいくつかのタンパク質が関与している。Spo0Aは、Kin-Spo0F-Spo0B-Spo0Aという一連のタンパク質間リン酸化反応の末端に位置し、「[http://en.wiktionary.org/wiki/phosphorelay phosphorelay]」と呼ばれている。Spo0A〜Pの蓄積濃度を制御するこれらの様々な因子の制御とそれらの相互作用については、[http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Gene_Regulatory_Network_for_Initiation_of_Sporulation_in_Bacillus_subtilis.png 図2]に詳しく述べられている：
Two [[Transcription (genetics)|transcriptional]] regulators, σH and Spo0A, play key roles in initiation of sporulation. Several additional proteins participate, mainly by controlling the accumulated concentration of Spo0A~P. Spo0A lies at the end of a series of inter-protein phosphotransfer reactions, Kin–Spo0F–Spo0B–Spo0A, termed as a ‘[http://en.wiktionary.org/wiki/phosphorelay phosphorelay]’. The regulation of these various factors controlling the accumulated concentration of Spo0A~P, and their interactions are described in detail in [http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Gene_Regulatory_Network_for_Initiation_of_Sporulation_in_Bacillus_subtilis.png Figure2]:
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<div lang="en" dir="ltr" class="mw-content-ltr">
[[File:Gene Regulatory Network for Initiation of Sporulation in Bacillus subtilis.png|thumb|図2. 枯草菌の胞子形成開始に関する遺伝子制御ネットワーク]]
[[File:Gene Regulatory Network for Initiation of Sporulation in Bacillus subtilis.png|thumb|Fig2. Gene Regulatory Network for Initiation of Sporulation in Bacillus subtilis]]
以下の表において、''''アクチベーター''''とは、最終的に胞子形成の開始をもたらす遺伝子／タンパク質を指し、''''リプレッサー''''とは、この胞子形成の開始を阻害するものを指す。
In the table below, the term ''''Activators'''' refers to genes/proteins that ultimately result in initiation of sporulation and ''''Repressors'''' refers to the ones that inhibit this initiation of sporulation.
{| class="wikitable sortable"
{| class="wikitable sortable"
|-
|-
! Activators !! Regulation !! Repressors !! Regulation
! アクティベーター !! レギュレーション !! リプレッサー !! レギュレーション
|-
|-
| KinA || Transfers phosphate to the Spo0F || Sda || Blocks autophosphorylation of KinA
| KinA || Transfers phosphate to the Spo0F || Sda || Blocks autophosphorylation of KinA
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| PhrH || Inhibits RapH ||  ||
| PhrH || Inhibits RapH ||  ||
|}
|}
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<div lang="en" dir="ltr" class="mw-content-ltr">
== 真核生物における相同ネットワーク{{Anchor|Homologous networks in eukaryotes}} ==
== Homologous networks in eukaryotes ==
胞子は、多くの細菌、[[plant/ja|植物]]、[[algae/ja|藻類]]、[[fungus/ja|菌類]]、いくつかの[[protozoa/ja|原生動物]]など、多様な生物のライフサイクルの一部を形成している。''[[Saccharomyces cerevisiae/ja|サッカロマイセス・セレビシエ]]''（真菌類）では、胞子形成を活性化する初期遺伝子のセットはIme1（Inducer of Meiosis 1）によって誘導され、中間遺伝子の制御因子はNdt80pである。
Spores form a part of the life cycles of a diverse range of organisms such as many bacteria, [[plant]]s, [[algae]], [[Fungus|fungi]] and some [[protozoa]]. In ''[[Saccharomyces cerevisiae]]'' (Kingdom Fungi), the set of early genes activating sporulation is induced by Ime1 (Inducer of Meiosis 1) and a regulator of middle genes is Ndt80p.
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== こちらも参照 ==
== See also ==
* [[Bacillus/ja]]
* [[Bacillus]]
* [[Sporophyte/ja]]
* [[Sporophyte]]
* [[Bacillus subtilis/ja]]
* [[Bacillus subtilis]]
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== 外部リンク ==
== External links ==
* [http://genolist.pasteur.fr/SubtiList/ SubtiList - GenoList - Institut Pasteur]
* [http://genolist.pasteur.fr/SubtiList/ SubtiList - GenoList - Institut Pasteur]
* [https://web.archive.org/web/20170628074523/http://subtiliswiki.net/wiki/index.php/Main_Page SubtilisWiki] (archived)
* [https://web.archive.org/web/20170628074523/http://subtiliswiki.net/wiki/index.php/Main_Page SubtilisWiki] (archived)
* [http://partsregistry.org/Bacillus_subtilis ''Bacillus subtilis'' - Parts Registry]
* [http://partsregistry.org/Bacillus_subtilis ''Bacillus subtilis'' - Parts Registry]
* [https://www.youtube.com/watch?v=UHsqFjP1dZg Video - Sporulation in ''Bacillus subtilis'']
* [https://www.youtube.com/watch?v=UHsqFjP1dZg Video - Sporulation in ''Bacillus subtilis'']
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{{portal bar|Biology}}
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{{二次利用|date=3 December 2023}}
[[Category:Bacillus]]
[[Category:Bacillus]]
[[Category:Bacteriology]]
[[Category:Bacteriology]]
[[Category:Gram-positive bacteria]]
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