世界初の抗生物質「ペニシリン」の元になったアオカビのDNA配列がやっと解読される!発見当時から”遺伝子が変異していた”という驚きの結果

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50年間氷漬けにされていたペニシリンの元祖であるアオカビが再び蘇った背景とは?
50年間氷漬けにされていたペニシリンの元祖であるアオカビが再び蘇った背景とは? / Credit:インペリアル・カレッジ・ロンドン

世界初の抗生物質「ペニシリン」の元となったアオカビのDNA配列がやっと解読されました。

9月24日に『Scientific Reports』に掲載された論文によれば、今までこのアオカビのDNA配列は誰にも調べられておらず、ある意味放置されていたとのこと。

しかし解読の結果、驚くべき事実が判明しました。

オリジナル型と大量生産型

中央のアオカビが分泌するペニシリンのせいで周囲の細菌が駆逐されている
中央のアオカビが分泌するペニシリンのせいで周囲の細菌が駆逐されている / Credit:Tom Volk’s Fungus

ペニシリンは世界初の抗生物質として1928年にイギリスのアレクサンダー・フレミングによってアオカビから抽出されました

抗生物質には生産者であるアオカビ以外の細菌を殺す能力があり、アオカビはこの力を使って他の細菌を殺して、栄養分の独占や感染防御を行います。

フレミングと彼に続く研究者たちは、このアオカビの「細菌を殺す力」を薬として人間に注射することを思いつき、結果として数え切れない人間を感染症から救うことに成功したのです。

しかしそんな人類にとって恩恵をもたらしたアオカビですが、肝心のDNA配列がなんと未だに解読されていませんでした。

そこでインペリアル・カレッジ・ロンドンの研究者たちは今回、改めてアオカビのDNA配列を解き明かしました。

結果、フレミングがペニシリン発見当事に実験に用いたイギリスのアオカビと、アメリカに輸出され大量生産のために使われていたアオカビは、遺伝的にいくつかの相違点があったことが判明します。

また主な相違点は、ペニシリンを生産する遺伝子に集中していました。

アメリカに輸出され、商業的な大量生産に使われていたアオカビはペニシリン生産にかかわる遺伝子を染色体内部に2重3重と重複させていただけでなく、生産を調節する遺伝子にも変異がみられました。

これは、アメリカでペニシリンを大量生産する過程で、より多くのペニシリンを作る株が選別されたためであると考えられます。

この結果は、もとは1種類だったアオカビが、人間の都合で2種類に枝分かれし、それぞれ異なる手順でペニシリンを精製するようになったことを意味します。

牛や豚と同じように、アオカビも家畜化されていたと言うこともできるでしょう。

なぜ今頃になってオリジナルのDNA解読が行われたのか?

ペニシリンは細菌が細胞壁を作るのを邪魔して生きられないようにする
ペニシリンは細菌が細胞壁を作るのを邪魔して生きられないようにする / Credit:ナゾロジー

しかしどうしてイギリスの研究者たちは、長年放置されてきたDNA配列の解読を今頃になって行ったのでしょうか?

インペリアル・カレッジ・ロンドンはイギリスでも指折りの名門校であり、数多くの優れた研究結果を世界に発信しています。

そんな優秀な研究者たちが、50年間に渡り冷凍保存されていたオリジナルのアオカビに着目した理由は…実はスーパーバグとの戦いにありました。

全ての抗生物質に対して耐性を持つスーパーバグは、人類の健康維持にとって致命的な存在です。

しかしながら人類が抗生物質を乱用した結果、いまやスーパーバグに近い病原菌は身近に迫る存在になってしまいました。

そのため、人類は感染症に対して再び、ペニシリン発見以前の状態に戻りつつあるのかもしれません。

今回、長年冷凍保存されていたオリジナルのアオカビのDNA配列が注目されたのも、初心に帰らざるをえなくなった人類が、再びアオカビから学ぼうとした結果だったのです。

アオカビの進化を利用してスーパーバグに対抗する

ペニシリンは細胞壁を作るために重要なタンパク質に結合して働きを奪う
ペニシリンは細胞壁を作るために重要なタンパク質に結合して働きを奪う / Credit:wikipedia

今回の研究により、アオカビがペニシリンの生産能力を増強させ、より優れた殺菌力を獲得した過程の一部が解明されました。

アオカビはイギリスからアメリカに輸出され大量生産されるようになる過程で、ペニシリンの生産にかかわる遺伝子を変化させていたのです。

さらに追加の詳細な実験により、ペニシリンの設計図そのものとなる中核的な遺伝子にもわずかな変異があったと判明しています。

このペニシリン本体の設計図の変異は、イギリスとアメリカという異なる環境に住む細菌に対して、ペニシリンそのものを変化させた抜本的な改革を行った証だと考えられています。

このかつてアオカビが行った抜本的な改革の過程は、現在人類を脅かしているスーパーバグとの戦いにとって大きな参考になるかもしれません。

もしこの試みが成功すれば、人類はスーパーバグの引き起こす災禍を、もう数十年、先に延ばすことができるかもしれませんね。

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