根粒菌のエキソポリサッカライド産生に影響を与える環境シグナルと調節経路

根粒菌は、自由生活の細菌として、またはマメ科植物の根結節内の窒素固定共生のいずれかとして存在できるグラム陰性菌です。さまざまな多糖類を含む根粒菌外表面の組成は、両方の生息地におけるこれらの細菌の適応において重要な役割を果たします。根粒菌ポリマーの中で、エキソポリサッカライド（EPS）は、不定型の結節を形成する宿主植物の大部分の侵入に不可欠です。環境ストレスや宿主の防御に対する保護、非生物的および生物的表面への愛着、シグナリングなど、さまざまな機能がこのヘテロポリマーに起因しています。RhizobiaにおけるEPSの合成は、転写および転写後レベルの両方でいくつかのタンパク質によって調節される多段階プロセスです。また、いくつかの環境要因（炭素源、窒素およびリン酸飢v、フラボノイド）およびストレス条件（浸透圧、イオン強度）はEPS生産に影響します。この論文では、EPS合成に必要な遺伝子の機能と、いくつかの環境シグナルによるこのプロセスの調節に関する最近のデータについて説明します。これまで、根粒菌EPSの合成は、2つの種、Sinorhizobium melilotiとRhizobium leguminosarumで最もよく研​​究されてきました。最新のデータは、RhizobiaのEPS合成が非常に複雑な階層的調節を受けることを示しています。この階層的調節では、タンパク質が定足センシングに関与し、運動性遺伝子の調節が関与しています。この発見により、植物植物の根の植民地化と感染を成功させるために重要な根圏で発生する複雑なプロセスをよりよく理解することができます。

Rhizobia are Gram-negative bacteria that can exist either as free-living bacteria or as nitrogen-fixing symbionts inside root nodules of leguminous plants. The composition of the rhizobial outer surface, containing a variety of polysaccharides, plays a significant role in the adaptation of these bacteria in both habitats. Among rhizobial polymers, exopolysaccharide (EPS) is indispensable for the invasion of a great majority of host plants which form indeterminate-type nodules. Various functions are ascribed to this heteropolymer, including protection against environmental stress and host defense, attachment to abiotic and biotic surfaces, and in signaling. The synthesis of EPS in rhizobia is a multi-step process regulated by several proteins at both transcriptional and post-transcriptional levels. Also, some environmental factors (carbon source, nitrogen and phosphate starvation, flavonoids) and stress conditions (osmolarity, ionic strength) affect EPS production. This paper discusses the recent data concerning the function of the genes required for EPS synthesis and the regulation of this process by several environmental signals. Up till now, the synthesis of rhizobial EPS has been best studied in two species, Sinorhizobium meliloti and Rhizobium leguminosarum. The latest data indicate that EPS synthesis in rhizobia undergoes very complex hierarchical regulation, in which proteins engaged in quorum sensing and the regulation of motility genes also participate. This finding enables a better understanding of the complex processes occurring in the rhizosphere which are crucial for successful colonization and infection of host plant roots.