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ポルシ微生物によって体外で分泌された細胞外小胞の単離と特性評価
Isolation and Characterization of Extracellular Vesicles Secreted In Vitro by Porcine Microbiota.
PMID: 32630095 DOI: 10.3390/microorganisms8070983.
抄録
細胞外小胞（EV）の分泌は、原核細胞と真核細胞の両方において、細胞間コミュニケーション、生存、および病原性のための一般的なプロセスである。これまでの研究では、グラム陽性およびグラム陰性の糖鎖分解性腸内細菌を含む細菌の純粋培養物の上清中にEVが存在することが明らかにされている。しかし、複雑な微生物群集から分泌されるEVの単離と特徴付けについては、明確に報告されていない。最近の論文では、従来の食物繊維と構造的に類似性を共有する木材由来の複合体β-マンナンが、ブタの腸内細菌叢の組成と活性を調節することを示した。本論文では、複合体β-マンナンを24時間濃縮した後、豚糞便微生物が分泌するEVの産生、大きさ、組成、プロテオームを調べた。透過型電子顕微鏡とナノ粒子追跡分析を用いて、平均165nmのEVを同定した。また、ブタの大腸から得られた355個のメタゲノムアセンブルゲノム（MAG）のデータベースに対して、質量分析法を用いたメタプロテオミクスプロファイリングを行い、303個のタンパク質を同定した。β-マンナン上で培養したEVについては、ほとんどのタンパク質がMAG53とMAG272の2つのMAGに対応しており、それぞれMAG53属とMAG272属に属していた。さらに、3番目に検出されたタンパク質を持つMAGは、MAG343であった。β-マンナンEVsプロテオームで検出されたタンパク質のうち、最も多くのタンパク質が翻訳、エネルギー産生、アミノ酸、炭水化物輸送、代謝に関与していた。全体的に、この概念実証研究は、複雑な微生物群集から放出されたEVの分離に成功したことを実証しています。さらに、EVのタンパク質含有量は、利用可能な炭水化物源に対する特定の微生物の反応を反映しています。
The secretion of extracellular vesicles, EVs, is a common process in both prokaryotic and eukaryotic cells for intercellular communication, survival, and pathogenesis. Previous studies have illustrated the presence of EVs in supernatants from pure cultures of bacteria, including Gram-positive and Gram-negative glycan-degrading gut commensals. However, the isolation and characterization of EVs secreted by a complex microbial community have not been clearly reported. In a recent paper, we showed that wood-derived, complex β-mannan, which shares a structural similarity with conventional dietary fibers, can be used to modulate the porcine gut microbiota composition and activity. In this paper, we investigated the production, size, composition, and proteome of EVs secreted by pig fecal microbiota after 24 h enrichment on complex β-mannan. Using transmission electron microscopy and nanoparticle tracking analysis, we identified EVs with an average size of 165 nm. We utilized mass spectrometry-based metaproteomic profiling of EV proteins against a database of 355 metagenome-assembled genomes (MAGs) from the porcine colon and thereby identified 303 proteins. For EVs isolated from the culture grown on β-mannan, most proteins mapped to two MAGs, MAG53 and MAG272, belonging to the orders and , respectively. Furthermore, the MAG with the third-most-detected protein was MAG 343, belonging to the order . The most abundant proteins detected in the β-mannan EVs proteome were involved in translation, energy production, amino acid, and carbohydrate transport, as well as metabolism. Overall, this proof-of-concept study demonstrates the successful isolation of EVs released from a complex microbial community; furthermore, the protein content of the EVs reflects the response of specific microbes to the available carbohydrate source.