低温電子トモグラフィーによる多細胞糸状菌の複雑な組織構造の解明

Cryo-Electron Tomography Reveals the Complex Ultrastructural Organization of Multicellular Filamentous () Bacteria.

• Vasil A Gaisin
• Romain Kooger
• Denis S Grouzdev
• Vladimir M Gorlenko
• Martin Pilhofer

抄録

の細胞生物学的研究はあまり進んでいない。我々は、低温集束イオンビームミリングと低温電子線トモグラフィーを用いて、好熱菌、好中球菌、中球菌の超微細構造の研究を行った。Viridilinea mediisalina.これらの種は、多細胞糸状無酸素光熱栄養細菌目に属するグループの中の3つの主要な系統を代表するものである。糸状藍藻と同様に、糸状藍藻の細胞と" .Viridilinea mediisalina」の細胞は、糸状シアノバクテリアと同様に、複雑に入り組んだ多層の細胞エンベロープの外側の膜様層を共有しています。さらに、「.Viridilinea mediisalina」の細胞と「.Viridilinea mediisalina」の細胞は、シアノバクテリアのセプタナルジャンクションに似たセプタナルチャンネルでつながっています。また、この3つの菌株はいずれも長い繊毛が細胞間の接合部の近くに固定されており、シアノバクテリアのそれに匹敵する形態的特徴を有しています。細菌の細胞質には、様々な種類の貯蔵顆粒、膜小胞、クロロソーム、ガス小胞、化学受容体様アレイ、細胞質フィラメントなどの細胞内小器官が密集している。また、好中球菌株は、好熱菌株に比べて、細胞内体の構成や細胞外皮の構造が複雑であることが観察された。このように多様で広範な細菌群の中で、発見された多くの形態学的特徴の機能と進化は謎に包まれたままであることを考えると、我々がこれらの細菌で述べた超微細な構造の詳細は、さらなる細胞生物学的研究の動機付けとなるであろう。

The cell biology of is poorly studied. We applied cryo-focused ion beam milling and cryo-electron tomography to study the ultrastructural organization of thermophilic and , and mesophilic ". Viridilinea mediisalina." These species represent the three main lineages within a group of multicellular filamentous anoxygenic phototrophic bacteria belonging to the order. We found surprising structural complexity in the . As with filamentous cyanobacteria, cells of and ". Viridilinea mediisalina" share the outer membrane-like layers of their intricate multilayer cell envelope. Additionally, cells of and ". Viridilinea mediisalina" are connected by septal channels that resemble cyanobacterial septal junctions. All three strains possess long pili anchored close to cell-to-cell junctions, a morphological feature comparable to that observed in cyanobacteria. The cytoplasm of the bacteria is crowded with intracellular organelles such as different types of storage granules, membrane vesicles, chlorosomes, gas vesicles, chemoreceptor-like arrays, and cytoplasmic filaments. We observed a higher level of complexity in the mesophilic strain compared to the thermophilic strains with regards to the composition of intracellular bodies and the organization of the cell envelope. The ultrastructural details that we describe in these bacteria will motivate further cell biological studies, given that the function and evolution of the many discovered morphological traits remain enigmatic in this diverse and widespread bacterial group.

Copyright © 2020 Gaisin, Kooger, Grouzdev, Gorlenko and Pilhofer.