プリンキピア

第9章細胞間の情報伝達

Section Summaryこの節のまとめ

Yeasts and multicellular organisms have similar signaling mechanisms. Yeasts use cell-surface receptors and signaling cascades to communicate information on mating with other yeast cells. The signaling molecule secreted by yeasts is called mating factor.
酵母と多細胞生物は似たシグナル伝達のしくみを持つ。酵母は細胞表面受容体とシグナル伝達カスケードを使い、接合に関する情報を他の酵母細胞に伝える。酵母が分泌するシグナル分子を接合因子という。
Bacterial signaling is called quorum sensing. Bacteria secrete signaling molecules called autoinducers that are either small, hydrophobic molecules or peptide-based signals. The hydrophobic autoinducers, such as AHL, bind transcription factors and directly affect gene expression. The peptide-based molecules bind kinases and initiate signaling cascades in the cells.
細菌のシグナル伝達をクオラムセンシングという。細菌はオートインデューサーというシグナル分子を分泌する。これは小さな疎水性分子か、ペプチドを主体とするシグナルである。AHLなどの疎水性オートインデューサーは転写因子に結合し、遺伝子発現へ直接影響する。ペプチド性の分子はキナーゼに結合し、細胞内のカスケードを開始する。

Visual Connection Questions図を使った問題

Exercises 29–30練習問題 29–30
Exercise 29問題 29
Figure 9.17 Which of the following statements about quorum sensing is false?
図9.17 クオラムセンシングについて、次のうち誤っている記述はどれか。
  1. Autoinducer must bind to receptor to turn on transcription of genes responsible for the production of more autoinducer.
    オートインデューサーをさらに作る遺伝子の転写を始めるには、オートインデューサーが受容体に結合しなければならない。
  2. The receptor stays in the bacterial cell, but the autoinducer diffuses out.
    受容体は細菌の細胞内にとどまるが、オートインデューサーは外へ拡散する。
  3. Autoinducer can only act on a different cell: it cannot act on the cell in which it is made.
    オートインデューサーは別の細胞にしか作用できず、自分を作った細胞には作用できない。
  4. Autoinducer turns on genes that enable the bacteria to form a biofilm.
    オートインデューサーは、細菌がバイオフィルムを作れるようにする遺伝子をオンにする。
Solution解き方
Exercise 30問題 30
Figure 9.18 What advantage might biofilm production confer on the S. aureus inside the catheter?
図9.18 カテーテル内の黄色ブドウ球菌にとって、バイオフィルムを作ることにはどのような利点があるか。
Solution解き方
Figure 9.18 S. aureus produces a biofilm because the higher cell density in the biofilm permits the formation of a dense surface that helps protect the bacteria from antibiotics.
図9.18 黄色ブドウ球菌がバイオフィルムを作るのは、その中で高い細胞密度が密な表面を形成し、抗生物質から細菌を守るのに役立つためである。

Review Questions確認問題

Exercises 31–33練習問題 31–33
Exercise 31問題 31
Which type of molecule acts as a signaling molecule in yeasts?
酵母でシグナル分子として働くのはどの種類の分子か。
  1. steroid
    ステロイド
  2. autoinducer
    オートインデューサー
  3. mating factor
    接合因子
  4. second messenger
    セカンドメッセンジャー
Solution解き方
C
C
Exercise 32問題 32
Quorum sensing is triggered to begin when ___________.
クオラムセンシングは、___________ときに開始される。
  1. treatment with antibiotics occurs
    抗生物質による処置が行われた
  2. bacteria release growth hormones
    細菌が成長ホルモンを放出した
  3. bacterial protein expression is switched on
    細菌のタンパク質発現がオンになった
  4. a sufficient number of bacteria are present
    十分な数の細菌が存在する
Solution解き方
D
D
Exercise 33問題 33
A doctor is researching new ways to treat biofilms on artificial joints. Which approach would best help prevent bacterial colonization of the medical implants?
ある医師は人工関節上のバイオフィルムを治療する新たな方法を研究している。医療用インプラントへの細菌の定着を防ぐには、どの方法が最も有効か。
  1. Increase antibiotic dosing
    抗生物質の投与量を増やす。
  2. Create implants with rougher surfaces
    表面がもっと粗いインプラントを作る。
  3. Vaccinate patients against all pathogenic bacteria
    あらゆる病原菌に対して患者にワクチンを接種する。
  4. Inhibit quorum sensing
    クオラムセンシングを阻害する。
Solution解き方
D
D

Critical Thinking Questions考察問題

Exercises 34–36練習問題 34–36
Exercise 34問題 34
What characteristics make yeasts a good model for learning about signaling in humans?
どのような性質によって、酵母はヒトのシグナル伝達を学ぶのに適したモデルになるか。
Solution解き方
Yeasts are eukaryotes and have many of the same systems that humans do; however, they are single-celled, so they are easy to grow, grow rapidly, have a short generation time, and are much simpler than humans.
酵母は真核生物で、ヒトと同じしくみを多く持つ。一方、単細胞なので培養しやすく、増殖が速く、世代時間が短く、ヒトよりはるかに単純である。
Exercise 35問題 35
Why is signaling in multicellular organisms more complicated than signaling in single-celled organisms?
多細胞生物のシグナル伝達が単細胞生物より複雑なのはなぜか。
Solution解き方
Multicellular organisms must coordinate many different events in different cell types that may be very distant from each other. Single-celled organisms are only concerned with their immediate environment and the presence of other cells in the area.
多細胞生物では、互いに大きく離れていることもある異なる細胞型で、多くの異なる出来事を調整しなければならない。単細胞生物が関係するのは、自分のすぐ周囲の環境と、近くに他の細胞がいるかどうかだけである。
Exercise 36問題 36
Pseudomonas infections are very common in hospital settings. Why would it be important for doctors to determine the bacterial load before treating an infected patient?
シュードモナス属細菌の感染は病院で非常に多い。感染した患者の治療前に、医師が細菌量を確かめることが重要なのはなぜか。
Solution解き方
Doctors would need to determine if the patient is simply infected with free bacteria, or has developed a biofilm. Biofilms of Pseudomonas aeruginosa have a different pattern of gene expression than free bacteria, leading to increased virulence and resistance to many antibiotics.
患者が遊離細菌に感染しただけなのか、バイオフィルムができているのかを確かめる必要がある。緑膿菌Pseudomonas aeruginosaのバイオフィルムでは、遊離細菌と遺伝子発現パターンが異なり、病原性と多くの抗生物質に対する耐性が高まる。
autoinducer
オートインデューサー
signaling molecule secreted by bacteria to communicate with other bacteria of its kind
同種の細菌と連絡するために、細菌が分泌するシグナル分子。
mating factor
接合因子
signaling molecule secreted by yeast cells to communicate to nearby yeast cells that they are available to mate
接合できる状態にあることを近隣の酵母細胞へ知らせるため、酵母が分泌するシグナル分子。
quorum sensing
クオラムセンシング
method of cellular communication used by bacteria that informs them of the abundance of similar (or different) bacteria in the environment
環境内に同種または別種の細菌がどの程度存在するかを細菌に知らせる、細胞間コミュニケーションの方法。