Microb. Resour. Syst. June 2022 Vol. 38, No. 1
多くの微生物にとって鉄は必須栄養素であり，エネ ルギー代謝や補因子として利用される（Andrews et al., 2003）．鉱山などの二価鉄がきわめて豊富な環境で は鉄酸化細菌 Acidithiobacillus ferrooxidans が二価鉄 を電子供与体受容体として利用しエネルギーを獲得す る（Moinier et al., 2017）．一方，多くの微生物は呼吸 や酵素の補因子としておよそ 5-50 nM 程度の鉄イオ ンを必要とする（Martinez et al., 1990）．一般的な土 壌や水環境の鉄の溶存態は無機鉄や有機鉄錯体等であ り，その濃度は土壌の間隙水では 1-100 nM（Krae- mer et al., 2006），海洋では多くて 2 nM 程度である
（Gordon et al., 1982）．ただし，溶存態にはコロイド粒 子も含まれており，さらに微生物が利用できる鉄イオ ンのうち比較的溶解度の高い二価鉄は酸化されやすい ため，多くの鉄イオンは難溶性の三価鉄であり，環境 中で利用できる鉄イオンは十分には存在しない（An- drews et al., 2003）．そこで，微生物には生存戦略のた めに三価鉄と親和性のあるキレート剤のシデロフォア を産生し，三価鉄とシデロフォアの錯体を取り込むシ ステムがある．
シデロフォアの産生やその錯体の取り込みは生育の 向上のみならず，毒素産生などの病原性やバイオフィ ルム形成と連動することが報告されている（Banin et
al., 2005, Miethke & Marahiel, 2007）．特に，バイオ フィルム形成は臨床分野では医療機器の汚染および院 内感染の主な要因であり，一方で発酵生産においては バイオフィルムの菌叢形成が安定した生産に効果的で あることが報告されている（Bjarnsholt, 2013, Chen et al., 2019）．一般にバイオフィルムは多糖やタンパク質 からなる高次構造体であり，その内部はバイオフィル ムを形成する菌種が占めている（Bereschenko et al., 2010）．
シデロフォアは 500 種類以上が報告されている．産 生するシデロフォアの種類は基本的に菌種内で共通し ており（Ghosh et al., 2020），錯体のレセプターはその 構造に適合しているため（Hider & Kong, 2010），レセ プターを有さない菌種との競合では鉄イオンの取り込 みにおいて優位となる．しかし，レセプターのみを有 しシデロフォアを産生しない菌種も報告されている
（Butaitė et al., 2017）．したがって，土壌や水といった 鉄イオンが限られる環境でのシデロフォアの存在は生 態やバイオフィルム形成に影響すると考えられる．本 研究では土壌や水にシデロフォアを添加したときのバ イオフィルムの形成と構成する菌株について検討し た．
試料には東京農業大学敷地内のビオトープ（E35˚
38' 24.96" ，N139˚37' 54.65" ）の土壌と水を用いた．水 を分析用濾紙 No. 2，125 mm（Advantec MFS, CA, USA）を用いてろ過したものおよび 10 g の土壌を 0.85％の生理食塩水 200 ml に懸濁した後，同様にろ過
June Dec.
環境試料へのシデロフォア添加によるバイオフィルム形成 および構成する菌株の特性
久富 敦
1），志波 優
2），藤田信之
2），田中尚人
1，2）＊1）東京農業大学農学研究科環境共生学専攻，2）東京農業大学生命科学部分子微生物学科
〒156-8502 東京都世田谷区桜丘 1-1-1
シデロフォアは鉄飢餓環境で生物が産生する構造が多様なキレート化合物であり，鉄と錯体を形成してその構造特異的な レセプターを有する生物にのみ取り込まれる．細菌ではシデロフォアが鉄の取り込みだけではなく，産生や取り込みがバイ オフィルム形成と連動していることも知られている．そのため，細菌の生育に十分な鉄が存在しない環境にシデロフォアを 添加することで，一部の細菌の生育およびバイオフィルム形成への影響が考えられる．本研究では土壌と水試料にシデロ フォアとして 2,3-dihydroxybenzoyl-L-serine（DHBS）を添加し，バイオフィルム形成および構成する菌株の特性を検討し た．その結果，土壌および水試料への DHBS の添加はバイオフィルム形成を誘導し，その構成株は Pseudomonas 属の種が 大半を占め，DHBS を利用するとともに強くバイオフィルム形成が促進される特性をもつことが明らかとなった．
キーワード：バイオフィルム，シデロフォア，環境微生物
＊Corresponding author E-mail: [email protected] Accepted: January 22, 2022 Microb. Resour. Syst. 38（1）：31─40, 2022
まとめ校
久富 敦ら シデロフォアによるバイオフィルム形成と構成菌種の特性
したものをサンプルとした．シデロフォアは Pseudomo- nas 属や Enterobacteriaceae 科等の
γ-Proteobacteria
が利用すると報告されている 2,3-dihydroxybenzoyl-L-serine（DHBS）を使用した（Hantke, 1990, Screen et al., 1995）．本研究では Stenotrophomonas malto- philia K279a 株が産生した DHBS を既報の方法（Hisa- tomi et al., 2021）で精製し使用した．
土壌サンプルおよび水サンプルの DHBS 添加によ るバイオフィルム形成誘導試験のため，サンプルを 96 穴ウェルプレートに 200 μl ずつ添加した．必要に応じ て 0.015 mM DHBS，0.015 mM EDTA ま た は nega- tive control として滅菌水をおのおの 12 ウェルに 3 μl 添加し，シーリングシートにて密閉し 25℃，4 週間静 置で集積培養した．1 週間ごとに集積培養したおのお のの 3 ウェルの培養上清液をマイクロピペットにより 除き，その後 0.85％生理食塩水を 200 μl 添加，緩やか にピペッティングし，再度同様に洗浄した．洗浄した ウ ェ ル の バ イ オ フ ィ ル ム 量 を Infinite 200PRO
（Tecan, Männedorf, Switzerland）を用いてクリスタ ルバイオレット法（Shukla & Rao, 2017）により波長 595 nm にて吸光値（OD 値）を測定した（n=6）．バイ オフィルム量は既報の方法（Xu et al., 2016）に従い，
OD 値と negative control の吸光値（ODN）を用いて，
OD≦ODN（バイオフィルム産生なし），ODN≪ OD≦
2ODN（少量のバイオフィルム産生あり），2ODN≪ OD
≦4ODN（中程度のバイオフィルム産生あり），4ODN≪ OD（多量のバイオフィルム産生あり）の 4 段階で評価し た．統計解析は Tukey-Kramer 法による検定を行った．
また，バイオフィルムと培養上清液の生菌数測定では NB 培 地（Difco Laboratories, Detroit, MI, USA） に 1.5％の寒天を添加した NB 培地を使用しコロニーカ ウント法により計測した（Goldman & Green, 2008）．
その結果，集積培養の 4 週目には土壌サンプルと水サ ンプルともに EDTA 添加条件と DHBS 無添加条件で は OD 値が ODNと同程度であり，バイオフィルム産 生は認められなかった．一方で，DHBS 添加条件下に おいて水サンプルでは OD 値が ODNの 25 倍程度，土 壌サンプルでは OD 値が ODNの 15 倍程度であり，両 条件ともに多量のバイオフィルム産生を示した（Fig.
1）．集積培養 4 週目の生菌数を比較すると，DHBS 無 添加条件では上清の生菌数が 105〜106 CFU/ml 程度 であったのに対し，DHBS 添加条件下のバイオフィ ルムの生菌数は 108〜109 CFU/ml 程度であった．ま た，EDTA 添加条件では生菌も確認されず，鉄イオ ンを始めとする無機塩類が十分に利用できない環境で
あったと考えられる（Chang et al., 2012）．したがっ て，サンプルへの DHBS 添加はバイオフィルム形成 を誘導し，そこには細菌が棲息すると考えられた．以 降，DHBS 添加条件で得た試料をバイオフィルム，無 添加条件で得た試料を培養上清とする．
バイオフィルムと培養上清の生菌数試験で得たコロ ニーをサイズや形状，色により選抜し分離・純化し た．分離株の同定は定法（Ouyabe et al., 2020）に従 い SeqStudio（Thermo Fisher Scientific, Massachu- setts, USA） に よ っ て 16S rDNA 配 列 の 5’ 側 の 約 500 bp の 配 列 を 決 定 し，EzBioCloud（Yoon et al., 2017）で相同性検索により行った．分離株の同定結果 を Table 1 に示す．バイオフィルムからの分離株は
γ-Proteobacteria が大半を占め，水サンプルでは Pseu-
domonas 属が 77.8％，Escherichia coli/Shigella group が 11.1％，土壌サンプルでも Pseudomonas 属 が 80％，Enterobacteriaceae 科 の Enterobacter 属 と Kluyvera 属がそれぞれ 6.70％であった．培養上清で は，水サンプルの分離株はバイオフィルムとは異なり Pseudomonas は分離されずγ-Proteobacteria は Esch-
erichia coli/Shigella group のみであった．土壌サンプ ルの培養上清の分離株はすべて Pseudomonas 属で あった．そこで，MEGAX software（Kumar et al., 2018）を用いてバイオフィルムと培養上清の Pseudo- monas 属の分離株を 16S rDNA 配列によって系統解 析をした．結果，多くの分離株が Pseudomonas fluo- rescens group（Gomila et al., 2015） の 4 つ の sub- group のいずれかに属したが，バイオフィルムと培養 上清からの分離株は subgroup が異なった（Fig. 2）．加えて，バイオフィルムからの分離株には Pseudomo- nas putida group や Pseudomonas aeruginosa group に属するものもあった．したがって，DHBS は特に Pseudomonas 属の一部の菌種に強く影響してバイオ フィルム形成を誘導していると考えられた．
そこで，次に Table 1 に示す各種の代表株を供試菌 株として DHBS によるバイオフィルム産生の誘導に ついて検討した．バイオフィルム産生試験では MM9 培 地（Hisatomi et al., 2021） を 1000 倍 希 釈 し た 1/1000 MM9 培地基本培地とし，これに 500 nM FeCl3
を添加した 1/1000 Fe 培地，500 nM DHBS を添加し た 1/1000 DHBS 培地，500 nM FeCl3と 500 nM DHBS を添加した 1/1000 DHBS -Fe 培地を使用した．前培養 は NB 培地で 25℃，24 時間，160 rpm で振盪培養し，
生理食塩水にて 2 回菌体洗浄，培地の 1％当量を試験 培地に接種した．本試験では 200 μl の各培地を 96 穴
まとめ校
Microb. Resour. Syst. June 2022 Vol. 38, No. 1
Fig. 1 Time courses of biofilm production by the enrichment culture of biotope samples Soil sample
Pond water sample
まとめ校
久富 敦ら シデロフォアによるバイオフィルム形成と構成菌種の特性
ウェルプレートに添加し，洗浄菌体を接種後 25℃，5 日間培養した．その後，クリスタルバイオレット法
（Shukla & Rao, 2017）によりウェル中のバイオフィル ム量を測定した．バイオフィルム量は前述の方法によ り評価した（Xu et al., 2016）．
結果を Fig. 3 に示す．培地に FeCl3を含まない基本 培地や 1/1000 DHBS 培地では土壌サンプル由来 9 株 中 6 株と水サンプル由来 9 株中 5 株の OD 値はバイ オフィルムの産生なし，もしくは少量の産生であるこ とを示した．残りの供試菌株はいずれかの培地におい て中程度のバイオフィルム産生を示した．しかし，
FeCl3を含む 1/1000 Fe 培地と 1/1000 DHBS -Fe 培地 では全供試菌株においてその OD 値は ODNの約 3〜8 倍であり，中程度から多量のバイオフィルム産生が認 められた．FeCl3などの鉄化合物は多くの細菌のバイ オフィルム産生を促進することから（Miethke &
Marahiel, 2007），1/1000 Fe 培地において供試菌株は 基本培地や 1/1000 DHBS 培地よりも多量のバイオ フィルムを産生したことが考えられた．本条件のバイ オフィルム由来と培養上清由来の各供試菌株の産生の 程度を OD の平均値で比較すると，土壌サンプルでは いずれも 0.26±0.01，水サンプルにおいては 0.28±0.02
と 0.26±0.03 であった．両サンプルとも等分散を仮定 した 2 標本による t 検定をした結果，由来による差は 認められなかった．しかし，一部の供試菌株において は 1/1000 Fe 培 地 の OD 値 に 比 べ 1/1000 DHBS -Fe 培地でさらに 1.5〜2 倍の OD 値を示した．これらの供 試菌株はバイオフィルムから分離した Pseudomonas asplenii WD2 お よ び SD5，Pseudomonas cedrina WD3，Pseudomonas nitroreducens SD6，Pseudomo- nas synxantha WD4 であった．すべてのバイオフィル ムからの分離株のうち，これらの菌種の株の割合は土 壌サンプルと水サンプルでそれぞれ 73.3％，77.8％で あった（Table 1）．一方で，1/1000 Fe 培地と 1/1000 DHBS -Fe 培地での OD 値に大きな差を示さなかった 供試菌株もあった．そのなかで，バイオフィルムから 分離した供試菌株である土壌サンプル由来の Kluyve- ra cryocrescens SD1 と Herbaspirillum huttiense SD2，
Enterobacter soli SD3，Pseudomonas monteilii SD4 および水サンプル由来の Paraburkholderia fungorum WD1 と Escherichia coli/Shigella group WD5 はいず れもバイオフィルムからの分離株のなかで低い割合の 菌種であった（Table 1）．さらに Paraburkholderia fungorum と Escherichia coli/Shigella group に つ い Table 1 List of isolates from biotope samples after 4 weeks in an enrichment culture
Isolation
source DHBS Isolated from Closest species Homology Number of strains Content
rate Strain used for tests
Biotope water − Supernatant
Microbacterium liquefaciens Paraburkholderia fungorum Rhizobium rhizogenes
Escherichia coli/Shigella group
100%
100%
100%
100%
1 6 5 5
5.90%
35.3%
29.4%
29.4%
W1 W2 W3 W4
Biotope water + Biofilm
Paraburkholderia fungorum Pseudomonas asplenii Pseudomonas cedrina Pseudomonas synxantha Escherichia coli/Shigella group
100%
100%
100%
100%
100%
2 2 9 3 2
11.1%
11.1%
50.0%
16.7%
11.1%
WD1 WD2 WD3 WD4 WD5 Biotope soil − Supernatant Pseudomonas chlororaphis
Pseudomonas migulae Pseudomonas vancouverensis
100%
100%
100%
2 4 2
25.0%
50.0%
25.0%
S1 S2 S3
Biotope soil + Biofilm
Kluyvera cryocrescens Herbaspirillum huttiense Enterobacter soli Pseudomonas monteilii Pseudomonas asplenii Pseudomonas nitroreducens
100%
100%
99.29%
100%
99〜100%
100%
1 1 1 1 9 2
6.70%
6.70%
6.70%
6.70%
60.0%
13.2%
SD1 SD2 SD3 SD4 SD5 SD6 S strains: isolates from the supernatant of the enrichment culture of a soil sample; SD strains: isolates from biofilm formed by the enrichment culture of a soil sample with DHBS; W strains: isolates from the supernatant of the enrich- ment culture of a pond water sample; WD strains: isolates from biofilm formed by the enrichment culture of a pond water sample with DHBS.
まとめ校
Microb. Resour. Syst. June 2022 Vol. 38, No. 1
Fig. 2 Phylogenetic relation between isolates and type strains of their closest species based on the first 500 bp of 16S rDNA sequences. Numbers at nodes indicate bootstrap values based on 1000 replicon datasets. a: P. fluore- scens group; b: P. aeruginosa group; c: P. putida group; 1: P. fluorescens subgroup; 2: P. chlororaphis subgroup;
3: P. mandelii subgroup; 4: P. jessenii subgroup; 5: P. asplenii subgroup
まとめ校
久富 敦ら シデロフォアによるバイオフィルム形成と構成菌種の特性
Isolates from soil sample
Fig. 3 Biofilm production of isolates from the enrichment culture of pond water and soil samples after 5 day culture
Isolates from pond water sample
まとめ校
Microb. Resour. Syst. June 2022 Vol. 38, No. 1 ては DHBS を添加していない集積培養上清からも分
離された菌種であった．したがって，バイオフィルム を構成する主要な菌種は FeCl3に加えて DHBS が共 存することでバイオフィルム形成がより促進される性 質を有している Pseudomonas 属細菌であることが明 らかとなった．バイオフィルムから分離された P. as- plenii についてはバイオフィルム形成の報告があり
（Ude et al., 2006），培養上清から分離した Pseudomo- nas choroloraphis，Pseudomonas migulae，Pseu- domonas nitroreducens でもバイオフィルム形成の 報告がある（Kaur & Yogalakshmi, 2018, Maddula et al., 2008, Zhao et al., 2016）．したがって，Pseudomo- nas 属細菌であっても DHBS によるバイオフィルム 産生への影響は種のみならず株によっても異なること が考えられる．
DHBS および FeCl3がバイオフィルム産生に影響し たことから，次に供試菌株の DHBS 利用能について 既報の経時的生育測定による方法（Hisatomi et al., 2021）で検討した．基本培地は MM9 培地を 20 倍希釈 した 1/20 MM9 培地とし，バイオフィルム誘導試験の ときと同様の濃度で基本培地に DHBS や FeCl3を添 加した 3 種の培地，1/20 DHBS 培地，1/20 Fe 培地 および 1/20 DHBS -Fe 培地を使用した．供試菌株の洗 浄菌体を 2 ml の各培地に接種し，25℃，160 rpm の 条件で培養し，3 時間ごとに定常期まで生育を測定し た．生育の測定は可視 / 紫外可視分光光度計 GENE- SYSTM 40/50（Thermo Fisher Scientific）を使用した．
その結果，すべての供試菌株が FeCl3を含まない 1/20 MM9 と 1/20 DHBS 培 地 で 生 育 し，FeCl3を 含 む 1/20 Fe 培地と 1/20 DHBS -Fe 培地ではさらに生育が 向上した．そして，FeCl3を含む培地では 2 種の生育 パターンが観察された．Fig. 4a は DHBS -Fe 培地で 細胞外の DHBS を鉄イオンの取り込みに用いること ができる菌株が示す生育パターンであり（Hisatomi et al., 2021），Microbacterium liquefaciens W1，Rhizo- bium rhizogenes W3，K. cryocresens SD1 を除く供試 菌株で確認された．このパターンでは，1/20 DHBS -Fe 培地での対数期の増殖が 1/20 Fe 培地より促進され ているとともに，その後 1/20 Fe 培地でも吸光値が 1/20 DHBS -Fe 培地と同程度になる．したがって，
Fig. 4a の生育を示す株は鉄イオンを利用する別の機 構を有するか，もしくは DHBS や他のシデロフォア，
たとえば Escherichia coli/Shigella group ではエンテ ロバクチン（O’Brien & Gibson, 1970），Pseudomonas 属ではピオベルジンやピペラジン（Poole & McKay,
2003）を産生した後に鉄イオンを取り込むと考えられ る．Fig. 4b は M. liquefaciens W1，R. rhizogenes W3，K. cryocresens SD1 が示した鉄イオンの取り込 みに DHBS を利用しない生育パターンである（Hisato- mi et al., 2021）．バイオフィルムから分離した P. as- plenii WD2 および SD5，P. cedrina WD3，P. nitro- reducens SD6，P. synxantha WD4 は DHBS を鉄イオ ンの取り込みに利用する生育パターンを示した．これ らの供試菌株は他の株とは異なり，前述のとおり同条 件でのバイオフィルム形成も促進されたことから，
DHBS を利用した鉄イオンの取り込みが生育のみな らずバイオフィルム産生の促進に関与すると考えられ た．P. aeruginosa ではシデロフォアによる鉄イオン の取り込みがバイオフィルム産生関連遺伝子に作用 し，バイオフィルムを産生させることが報告されてい る（Banin et al., 2005）．
バイオフィルム形成はシデロフォア産生と連動する との報告もあるため，供試菌株の DHBS 産生能を検 討した．供試菌株を 2 ml の MM9 培地で 25℃，24 時 間，160 rpm の振盪培養後，既報の方法（Hisatomi et al., 2021）により LC/MS（Agilent Technologies, CA, USA） を 用 い て 行 っ た．Positive control に は S.
maltophilia K279a 株を用いた．その結果，すべての供 試菌株が DHBS 非産生であった．γ-Proteobacteria で は DHBS を産生せず DHBS を利用するのみの菌株が 多く報告されているため（Hantke, 1990, Screen et al., 1995），今回の供試菌株も同様と考えられた．
本研究ではビオトープサンプルに DHBS を添加す ることでバイオフィルムが形成され，形成したバイオ フィルムから分離した供試菌株の多くが DHBS と鉄 の錯体の取り込みによりバイオフィルム形成が誘導・
促進される特性を有することが明らかとなった．供試 菌株のなかには，FeCl3のみの存在で多量のバイオ フィルム産生を示すにもかかわらず，集積培養で形成 されたバイオフィルムの主要構成菌種ではない菌株も あった．その要因は溶存態の鉄が多くても 100 nM 程 度の土壌や水に比べ，バイオフィルム産生試験培地の FeCl3が 500 nM であり，集積培養のときと異なり試 験培地においては比較的豊富な鉄イオンよるバイオ フィルム形成が多くの供試菌株で強く誘導されてし まったためと考えられる．
また，環境試料ではシデロフォアの添加によって形 成されたバイオフィルムから，そのシデロフォアを利 用する菌株が高い割合で分離されたため，シデロフォ アを添加した集積培養は利用株の選択的な分離に応用
まとめ校
久富 敦ら シデロフォアによるバイオフィルム形成と構成菌種の特性
Fig. 4 Growth curves of 6SD (a) and 1SD (b) on
1/20 MM9, 1/20 DHBS, 1/20 DHBS-Fe and 1/20 Fe media Fig. 4a
Fig. 4b
まとめ校
Microb. Resour. Syst. June 2022 Vol. 38, No. 1 することも考えられる．しかし，ターゲットとした菌
種や系統群が利用するシデロフォアの種類の情報が必 要である．そこで，ショットガンメタゲノム解析等に より環境中の棲息する菌種推定やシデロフォア合成遺 伝子，シデロフォアトランスポーターの遺伝子および バイオフィルム合成関連遺伝子の同定と発現ネット ワークを推定するとともにコミュニティーをなす複合 的なバイオフィルム形成にシデロフォアや細胞間のシ グナル等の他の因子がどのように関与しているか明ら かにすることが今後の課題であると考える．
文 献
Andrews, S.C., Robinson, A.K. & Rodríguez- Quiñones, F. 2003. Bacterial iron homeostasis.
FEMS Microbiol. Rev. 27: 215-237.
Banin, E., Vasil, M.L. & Greenberg, E.P. 2005. Iron and Pseudomonas aeruginosa biofilm formation.
Proc. Natl. Acad. Sci. 102: 11076-11081.
Bereschenko, L.A., Stams, A.J.M., Euverink, G.J.W. &
van Loosdrecht, M.C.M. 2010. Biofilm formation on reverse osmosis membranes is initiated and dominated by Sphingomonas spp. Appl. Environ.
Microbiol. 76: 2623-2632.
Bjarnsholt, T. 2013. The role of bacterial biofilms in chronic infections. APMIS Suppl. 121: 1-51.
Butaitė, E., Baumgartner, M., Wyder, S. & Kümmerli, R. 2017. Siderophore cheating and cheating resistance shape competition for iron in soil and freshwater Pseudomonas communities. Nat.
Commun. 8: 414.
Chang, Y., Gu, W. & McLandsborough, L. 2012. Low concentration of ethylenediamine tetra acetic acid (EDTA) affects biofilm formation of Listeria monocytogenes by inhibiting its initial adherence.
Food Microbiol. 29: 10-17.
Chen, T., Liu, N., Ren, P., Xi, X., Yang, L., Sun, W., Yu, B., Ying, H., Ouyang, P., Liu, D. & Chen, Y.
2019. Efficient biofilm-based fermentation strategies for L-threonine production by Escherichia coli. Front. Microbiol. 10: 1773-1784.
Ghosh, S.K., Bera, T. & Chakrabarty, A.M. 2020.
Microbial siderophore –A boon to agricultural sciences. Biol. Control 144: 104214.
Goldman, E. & Green, L.H. 2008. Quantitation of Microorganisms, In Lee, P.S., Goldman, E. & Green,
L.H. (eds.), Practical Handbook of Microbiology, second edition. p. 11-22, CRC Press, Boca Raton.
Gomila, M., Pena, A., Mulet, M., Lalucat, J. & Valdes, E.G. 2015. Phylogenomics and systematics in Pseudomonas. Front. Microbiol. 6: 214-227.
Gordon, R.M., Martin, J.H. & Knauer, G.A. 1982. Iron in north-east Pacific waters. Nature 299: 611-612.
Hantke, K. 1990. Dihydroxybenzoylserine a siderophore for E. coli. FEMS Microbiol. Lett. 55:
5-8.
Hider, R.C. & Kong, X. 2010. Chemistry and biology of siderophores. Nat. Prod. Rep. 5: 637-657.
Hisatomi, A., Shiwa, Y., Fujita, N., Koshino, H. &
Tanaka, N. 2021. Identification and structural characterisation of a catecholate-type siderophore produced by Stenotrophomonas maltophilia K279a.
Microbiology 167: doi: 10.1099/mic.0.001071.
Kaur, J. & Yogalakshmi, K.N. 2018. Control of sludge microbial biofilm by novel quorum quenching bacteria Pseudomonas nitroreducens JYQ3 and Pseudomonas JYQ4 encapsulated sodium alginate - Magnetic iron nanocomposites. Int. Biodeterior.
Biodegradation 134: 68-75.
Kraemer, S.M., Crowley, D.E. & Kretzschmar, R.
2006. Geochemical aspects of phytosiderophore- promoted iron acquisition by plants. Adv. Agron.
91: 1-46.
Kumar, S., Stecher, G., Li, M., Knyaz, C. & Tamura, K. 2018. MEGA X: Molecular Evolutionary Genetics Analysis across Computing Platforms.
Mol. Biol. Evol. 35: 1547-1549.
Maddula, V.S.R.K., Pierson, E.A. & Pierson, L.S. 3rd 2008. Altering the ratio of phenazines in Pseudomonas chlororaphis (aureofaciens) strain 30-84: effects on biofilm formation and pathogen inhibition. J. Bacteriol. 190: 2759-2766.
Martinez, J.L., Delgado-Iribarren, A. & Baquero, F.
1990. Mechanisms of iron acquisition and bacterial virulence. FEMS Microbiol. Lett. 75: 45-56.
Miethke, M. & Marahiel, M.A. 2007. Siderophore- based iron acquisition and pathogen control.
Microbiol. Mol. Biol. Rev. 71: 413-451.
Moinier, D., Byrne, D., Amouric, A. & Bonnefoy, V.
2017. The global redox responding RegB/RegA signal transduction system regulates the genes
まとめ校
久富 敦ら シデロフォアによるバイオフィルム形成と構成菌種の特性
involved in ferrous iron and inorganic sulfur c o m p o u n d o x i d a t i o n o f t h e A c i d o p h i l i c Acidithiobacillus ferrooxidans. Front. Microbiol.
8:
1277.
O’Brien, I.G. & Gibson, F. 1970. The structure of enterochelin and related 2,3-dihydroxy-N-benzoyne conjugates from Eschericha Coli. Biochim.
Biophys. Acta 215: 393-402.
Ouyabe, M., Tanaka, N., Shiwa, Y., Fujita, N., Kikuno, H., Pachakkil, B. & Shiwachi, H. 2020. Rhizobium dioscoreae sp. nov., a plant growth-promoting bacterium isolated from yam (Dioscorea species).
Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 70: 5054-5062.
Poole, K. & McKay, G.A. 2003. Iron acquisition and its control in Pseudomonas aeruginosa: many roads lead to Rome. Front. Biosci. 8: 661-686.
Screen, J., Moya, E., Blagbrough, I.S. & Smith, A.W.
1995. Iron uptake in Pseudomonas aeruginosa mediated by N-(2,3-dihydroxybenzoyl)-L-serine and 2,3-dihydroxybenzoic acid. FEMS Microbiol. Lett.
127: 145-149.
Shukla, S.K. & Rao, T.S. 2017. An improved crystal violet assay for biofilm quantification in 96-well
microtitre plate. bioRxiv doi: 10.1101/100214.
Ude, S., Arnold, D.L., Moon, C.D., Wilson, T.T. &
Spiers, A.J. 2006. Biofilm formation and cellulose expression among diverse environmental Pseudomonas isolates. Environ. Microbiol. 8: 1997- 2011.
Xu, Z., Liang, Y., Lin, S., Chen, D., Li, B., Li, L. &
Deng, Y. 2016. Crystal Violet and XTT Assays on Staphylococcus aureus Biofilm Quantification. Curr.
Microbiol. 73: 474-482.
Yoon, S.H., Ha, S.M., Kwon, S., Lim, J., Kim, Y., Seo, H. & Chun, J. 2017. Introducing EzBioCloud: a taxonomically united database of 16S rRNA gene sequences and whole-genome assemblies. Int. J.
Syst. Evol. Microbiol. 67: 1613-1617.
Zhao, Y., Qu, D., Zhou, R., Yang, S. & Ren, H. 2016.
Efficacy of forming biofilms by Pseudomonas migulae AN-1 toward in situ bioremediation of aniline-contaminated aquifer by groundwater circulation wells. Environ. Sci. Pollut. Res. Int. 23:
11568-11573.
Effects of siderophore on biofilm formation in environmental samples and the characteristics of its constituent strains
Atsushi Hisatomi1), Yuh Shiwa2), Nobuyuki Fujita2) and Naoto Tanaka1, 2)
1)Department of Ecological Symbiotic Science, Graduate School of Agriculture,
2)Department of Molecular Microbiology, Faculty of Life Sciences, Tokyo University of Agriculture
Siderophores are structurally diverse chelating compounds produced by organisms in iron-starved environments, which form complexes with iron and are taken up only by organisms with structure-specific receptors. In bacteria, it is known that siderophores are both responsible for iron uptake, and that their production and uptake are linked to biofilm forma- tion. Therefore, the addition of siderophores to an environment where there is insufficient iron for bacterial growth may affect the growth of some bacteria and biofilm formation. This study investigates the effects of 2,3-dihydroxybenzoyl-L- serine (DHBS) as a siderophore on biofilm formation in soil and water samples and the characteristics of isolates from bio- film induced by DHBS. These results showed that the addition of DHBS to soil and water samples induced biofilm for- mation and that the biofilm constituent comprised strains of Pesudomonas species, which strongly promoted biofilm for- mation via the uptake of DHBS iron complexes.
