腸管出血性大腸菌(STEC)の ベロ毒素(志賀毒素)は牛の腸内で原生動物からの捕食から逃げ、生存するためにある?

 腸管出血性大腸菌のベロ毒素とは何か?腸管出血性大腸菌がヒトへの感染に役割を果たすの遺伝子のひとつがベロ毒素(志賀毒素)の遺伝子stxです。ベロ毒素の作用機序として、ヒトの腸管上皮細胞のリボゾームに結合して細胞を破壊します。その結果、腸から大量の出血が起き、血便となります。さて、そもそも、腸管出血性大腸菌はこのようにヒトを攻撃するためにベロ毒素を作っているのでしょうか?

※腸管出血性大腸菌の基礎事項を確認したい方は、下記記事をご覧ください。
食中毒菌10種類の覚え方 ①腸管出血性大腸菌

 ここでも微生物の歴史33億年を1年に例えるとホモサピエンスの出現は12月31日の午後10時20分という歴史的スケールで考えていく必要があります。今回紹介する論文は、腸管出血性大腸菌の ベロ毒素 は、本来大腸菌が、牛の腸内などで大腸菌の捕食者である原生動物テトラヒメナ(Tetrahymena pyriformis)からの捕食作用から身を守るために進化したのではないかということを示す論文です。米国エモリー大学のスタンバーグ博士らの仕事です。

腸管出血性大腸菌のベロ毒素と原生動物

 博士らの実験では、テトラヒメナの存在下では、ベロ毒素遺伝子(stx)を保有するプロファージを保有させた大腸菌K-12は、培養液での生残性が大幅に向上しました。また、元々 ベロ毒素遺伝子 (stx)を持っている腸管出血性大腸菌O157の臨床分離株も、これらの繊毛虫の食物液胞における生存率が高まっていることが示されました。原生動物の食胞内で大腸菌のベロ毒素が蓄積すれば、大腸菌がが消化される前に、原生動物は食胞を細胞外に排出されるようです。このようなメカニズムにより、 ベロ毒素遺伝子を保有する大腸菌は、原生動物からの捕食から身を守ってるとする仮説が立てられました。また、博士らは、環境または自然宿主の原生動物が、腸管出血性大腸菌O157:H7のベロ毒素遺伝子を保有するプロファージの生態と維持に重要な役割を果たす可能性ある述べています。

 博士らの論文は、腸管出血性大腸菌のSTX の生態学的な役割を示した論文として興味深い論文です。この論文もまた、ヒトに感染するこれらの細菌の病原性遺伝子の進化はヒトとは無関係な生態学的役割とともに進化してきた可能性を示している論文です。

この論文は2007年に出版され、これまでに111回引用されています(2021年10月Scopus調べで更新)。
論文→ Grazing protozoa and the evolution of the Escherichia coli O157:H7 Shiga toxin-encoding prophage
Proc. R. Soc. B (2007) 274, 1921?1929

※この記事は公益社団法人日本食品衛生学会の会員限定メールマガジンで私が執筆した記事を、学会の許可を得て、メルマガ発行以後1年以上経ったものについて公開しています。ただし、最新状況を反映して、随時、加筆・修正しています。