医学と農業におけるその応用の可能性を持つマメペプチドの未踏のアーセナル

Unexplored Arsenals of Legume Peptides With Potential for Their Applications in Medicine and Agriculture.

• Rui M Lima
• Salome Kylarová
• Peter Mergaert
• Éva Kondorosi

抄録

内共生の間、細菌は宿主の共生器官の中で細胞内に生息しています。宿主は内共生体の増殖を制御し、他の組織や器官への拡散を防ぐ。リゾビウム-マメ共生では、主要な宿主エフェクターは、共生細胞内でのみ産生されるノジュール特異的システインリッチ（NCR）ペプチドの分泌である。NCRは、このファミリーのInverted Repeat Lacking Clade (IRLC)で進化してきた。NCRは、内共生細胞の末端分化を仲介する分泌ペプチドであり、膜透過性を高めた多形で非増殖性の細胞を形成します。NCR は非常に大きなペプチドファミリーを形成しており、保存されているシステインは 4～6 個ですが、それ以外のアミノ酸配列は非常に多様であり、その結果、アニオン性、中性、カチオン性の多種多様なペプチドが生成されます。また，合成NCRの多くは，ESKAPE株や病原性真菌を含むグラム陰性菌やグラム陽性菌に対して強い抗菌活性を有しています。NCRのスペクトルや最小殺菌濃度，最小抗真菌濃度が異なることから，抗菌活性には電荷に加えてアミノ酸組成や配列が重要な役割を果たしていることが示唆されている。NCRは、細胞内だけでなく、細胞外皮や細胞膜でも細菌や真菌を攻撃し、複数の必須細胞機構と相互作用を形成している。ＮＣＲと同様の共生機能を有するＮＣＲ様ペプチドは、マメ科の他の枝にも存在する。このように、マメ科植物は、薬理学的に興味深い分子の膨大な資源を代表する共生ペプチドの無数の源を提供しています。

During endosymbiosis, bacteria live intracellularly in the symbiotic organ of their host. The host controls the proliferation of endosymbionts and prevents their spread to other tissues and organs. In Rhizobium-legume symbiosis the major host effectors are secreted nodule-specific cysteine-rich (NCR) peptides, produced exclusively in the symbiotic cells. NCRs have evolved in the Inverted Repeat Lacking Clade (IRLC) of the family. They are secreted peptides that mediate terminal differentiation of the endosymbionts, forming polyploid, non-cultivable cells with increased membrane permeability. NCRs form an extremely large family of peptides, which have four or six conserved cysteines but otherwise highly diverse amino acid sequences, resulting in a wide variety of anionic, neutral and cationic peptides. , many synthetic NCRs have strong antimicrobial activities against both Gram-negative and Gram-positive bacteria, including the ESKAPE strains and pathogenic fungi. The spectra and minimal bactericidal and anti-fungal concentrations of NCRs differ, indicating that, in addition to their charge, the amino acid composition and sequence also play important roles in their antimicrobial activity. NCRs attack the bacteria and fungi at the cell envelope and membrane as well as intracellularly, forming interactions with multiple essential cellular machineries. NCR-like peptides with similar symbiotic functions as the NCRs also exist in other branches of the family. Thus, legumes provide countless and so far unexplored sources of symbiotic peptides representing an enormous resource of pharmacologically interesting molecules.

Copyright © 2020 Lima, Kylarová, Mergaert and Kondorosi.