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細胞内共生細菌ボルバキアとスピロプラズマの相利共生者的な側面 修士課程2年 藤次一嘉

2013/05/27 3:24 に Takashi Matsuo が投稿
細胞内共生細菌であるボルバキア(Wolbachia)やスピロプラズマ(Spiroplasma)は宿主の生殖を利己的に操作してその感染を拡大していることで有名である。

フィラリア(filaria)に細胞内共生しているボルバキアは生殖操作などの利己的な振る舞いをしない。抗生物質によりフィラリアからボルバキアを除去するとフィラリアは致死もしくは不妊となる(1)ことから、ボルバキアの存在はフィラリアにとって必須であることがわかった。近年、フィラリア感染症の治療に抗生物質が用いられているが、これは、この効果を利用したものである。また、寄生蜂のAsobara tabidaにとってもボルバキア感染が卵形成に必須であり(2)、キイロショウジョウバエ(D. melanogaster)の系統のうち卵形成に欠陥のある系統はボルバキアに感染することで卵形成能が回復した(3)。トコジラミ(Cimex lectularius)からボルバキアを除去すると宿主には発育遅延と不妊の症状が観察される。この症状はビタミンBを投与することで解消されたことから、トコジラミにとってボルバキアは栄養相利共生者であることが明らかになった(4)。

ボルバキアはコオロギ麻痺ウイルス(Cricket Paralysis virus)(5)などのRNAウイルスや昆虫病原糸状菌(Beauveria bassiana)から宿主昆虫であるショウジョウバエを保護している(6)。興味深いことに、カ科にボルバキアを人為的に感染させると、線虫類や細菌(7)、デング熱ウイルス(Dengue virus)(8)やトリマラリア原虫(Plasmodium gallinaceum)(9)など広範囲の病原体の働きを抑制することが明らかになった。現在、この作用を利用して蚊媒介性の病気を生物学的に制御する試みが始まっている。

スピロプラズマもボルバキアと同様に、ホストに有益な影響を与えることがある。北米のキノコ食ショウジョウバエの一種(Drosophila neotestacea)には線虫(Howardula aoronymphium)が高頻度で感染しているが、線虫に感染したメスは不妊となることが知られている。しかし、スピロプラズマに感染しているD. neotestaceaの雌は不妊とならなかった(10)。

このようにボルバキアとスピロプラズマは宿主に有益な影響も与えることが明らかになってきている。今後、さらにこれらの作用を応用して昆虫媒介性の病気の治療及び撲滅に寄与することが期待されている。

(1)     Hoerauf, A.; Mand, S.; Fischer, K.; Kruppa, T.; Marfo-Debrekyei, Y.; Debrah, A.Y.; Pfarr, K.M.; Adjei, O.; Buttner, D.W. Doxycycline as a novel strategy against bancroftian filariasis-depletion of Wolbachia endosymbionts from Wuchereria bancrofti and stop of microfilaria production. Med. Microbiol. Immunol. 2003, 192, 211?216.
(2)     Dedeine, F.; Vavre, F.; Fleury, F.; Loppin, B.; Hochberg, M.E.; Bouletreau, M. Removing symbiotic Wolbachia bacteria specifically inhibits oogenesis in a parasitic wasp. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2001, 98, 6247?6252.
(3)     Starr, D.J.; Cline, T.W. A host?parasite interaction rescues Drosophila oogenesis defects. Nature 2002, 418, 76?79.
(4)     Hosokawa, T.; Koga, R.; Kikuchi, Y.; Meng, X.-Y.; Fukatsu, T. Wolbachia as a bacteriocyte-associated nutritional mutualist. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2010, 107, 769?774.
(5)     Hedges, L.M.; Brownlie, J.C.; O’Neill, S.L.; Johnson, K.N. Wolbachia and virus protection in insects. Science 2008, 322, 702.
(6)     Panteleev, D.I.; Goriacheva, I.I.; Andrianov, B.V.; Reznik, N.L.; Lazebny_, O.E.; Kulikov, A.M. The endosymbiotic bacterium Wolbachia enhances the nonspecific resistance to insect pathogens and alters behavior of Drosophila melanogaster. Genetika 2007, 43, 1277?1280.
(7)     Kambris, Z.; Cook, P.; Phuc, H.; Sinkins, S. Immune activation by life-shortening Wolbachia and reduced filarial competence in mosquitoes. Science 2009, 326, 134?136.
(8)     Bian, G., Xu, Y., Lu, P., Xie, Y., Xi, Z. The endosymbiotic bacterium Wolbachia induces resistance to dengue virus in Aedes aegypti. PLoS Pathog. 2010, 6, e1000833.
(9)     Moreira, L.A.; Iturbe-Ormaetxe, I.; Jeffery, J.A.; Lu, G.; Pyke, A.T.; Hedges, L.M.; Rocha, B.C.; Hall-Mendelin, S.; Day, A.; Riegler, M.; Hugo, L.E.; Johnson, K.N.; Kay, B.H.; McGraw, E.A.; van den Hurk, A.F.; Ryan, P.A.; O'Neill, S.L. A Wolbachia symbiont in Aedes aegypti limits infection with dengue, Chikungunya, and Plasmodium. Cell 2009, 139, 1268?1278.
(10)    Jaenike, J.; Unckless, R.; Cockburn, S.N.; Boelio, L.M.; Perlman, S.J. Adaptation via symbiosis: Recent spread of a Drosophila defensive symbiont. Science 2010, 329, 212?215.

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