湿った環境でも塩分を含んだ環境でも機能する自然界の強力な接着剤

「カウロバクター・クレセンタス」の2つの細胞が「ホールドファスト」でくっついている。 化学

モントリオール大学の微生物学のYves Brun教授らの研究チームは、世界で最も強力な生体接着剤がパイプや海水などに付着するメカニズムについて説明しています。

Brun氏は、数年前に発見した、Caulobacter crescentus(カウロバクター・クレセンタス)という水生細菌は、パイプや真水などの周囲の湿った表面に付着する非常に強力な生体接着剤を作り出しています。

「ホールドファスト」と呼ばれるこの天然で無害な接着剤は、湿った環境下でも非常によく機能します。

しかし、ほとんどの接着剤と同じように、一つだけ大きな例外があります。

海や人間の組織のように塩分濃度が高いところでは、接着性が失われてしまうのです。

Brun氏とそのチームは、湿った環境と塩分を含んだ環境の両方で機能する方法を探していましたが、その解決策を見つけ、科学雑誌『iScience』に研究結果を発表しました。

2つのいとこの比較

塩分濃度の高い環境でホールドファストの接着性を高める方法を見つけるために、研究者たちはまず、淡水に生息するカウロバクター・クレセンタスと親戚であり海水に生息するHirschia balticaを比較しました。

その結果、どちらもホールドファストを合成する遺伝子が同じであることがわかり、同じ種類の接着剤を使っていることがわかりました。

また、Hirschia balticaのホールドファストについては、本来の環境である塩分濃度の高い環境でも非常に優れた性能を発揮することがわかりました。

本研究の筆頭著者であるNelson Chepkwony博士は、「ホールドファストの組成と電荷をわずかに変化させる機能をもつ特定の遺伝子の発現レベルを操作することで、その特性が2つの細菌で変化することがわかりました。」と述べています。

Brun氏によれば、今回の研究は、塩分を含んだ水が存在する場所で使用できる「グリーン」な接着剤の開発に向けた重要な一歩であるといいます。

例えば、海運業や配管工事のほか、病院では手術用の接着剤として使用することも可能です。

完全なオーガニック

「工業用接着剤は主に石油から作られているため、有害な廃棄物が発生しますが、ホールドファストは完全に有機的な接着剤です。さらに、この接着剤は非病原性のバクテリアから作られており、簡単に大量生産することができます。ホールドファストの製造が環境に与える影響は非常に小さいのです。また、今回の発見により、目的の用途に合わせて接着剤の特性を変えることができることがわかりました。私たちは、さまざまな環境下におけるカウロバクター・クレセンタスに関連するバクテリアの多様性を研究することで、有用な特性を持つ他の接着剤を発見できるかもしれないと考えています。」とBrun氏は言います。

Published by University of Montreal. Nelson K. Chepkwony et al, A polysaccharide deacetylase enhances bacterial adhesion in high-ionic-strength environments, iScience (2021). DOI: 10.1016/j.isci.2021.103071