プロテオバクテリアとは？グラム陰性菌の定義・特徴と主要種（大腸菌・サルモネラ等）

プロテオバクテリアの定義・構造・分類をわかりやすく解説。グラム陰性菌の特徴や大腸菌・サルモネラ等の主要種と役割を詳述。

プロテオバクテリア（Proteobacteria）は、細菌の主要な門閥です。この門は遺伝学的にも形態的にも非常に多様で、陸上・海洋・淡水・動物・植物の体内外を含むほぼあらゆる環境に分布します。

定義と分類

プロテオバクテリアは分子的には主にリボソームRNA（rRNA）配列に基づいて定義される大きなグループです。従来の形態学的分類だけでなく、分子系統学的解析によりいくつかの主要クラス（アルファ、ベータ、ガンマ、デルタ、エプシロンプロテオバクテリアなど）に細分されています。各クラスには病原性をもつ種、環境中で重要な役割を果たす種、化学合成や窒素固定を行う種などが含まれます。

構造とグラム染色

彼らはグラム陰性菌です。これは、グラム染色プロトコルではバイオレット色素を保持しないことを意味します。グラム陰性菌は通常、薄いペプチドグリカン層と外膜（脂質多糖：LPSを含む）を持ち、これが染色性の違いの主因です。外膜に含まれるLPSは、ヒトや動物における「内毒素」としての生物学的作用を持ちます。

グラムステイン検査では、クリスタルバイオレットの後にカウンターステイン（一般的にはサフラニン）が添加され、すべてのグラム陰性菌をピンク色に着色します。この簡便な染色法は、臨床検査や微生物学的同定において最初の手がかりを与えますが、最終同定は培養・生化学的検査・分子生物学的手法で行われます。

この検査自体は、細胞壁の構造的な違いに基づいて2つの異なるタイプの細菌を分類するのに有用である一方で、遺伝学的な分類や生態学的な機能を直接示すわけではありません。

代謝の多様性

プロテオバクテリアは代謝的に非常に多様です。多くの種が有機物をエネルギー源とする従属栄養的生活様式をとりますが、光合成や化学合成を行う種、また窒素固定を行う種も含まれます。実際、多くの窒素固定細菌はこの門に属しており、土壌や植物の根圏（根粒菌など）で重要な役割を果たします。

ほとんどのメンバーは、通性または義務的な嫌気性の能力を持つものが多く、化学的好中球菌、従属栄養生物であるなど多様な代謝戦略を示しますが、多数の例外があります。具体的には、好気性、微好気性、嫌気性、さらには硫黄酸化や硝化・脱窒などの化学合成的経路を持つものも知られています。

代表的な属と人の健康への影響

プロテオバクテリアには、大腸菌、サルモネラ菌、ビブリオ菌、ヘリコバクターなど、様々な病原体が含まれています。これらはヒトや動物の感染症の原因となり、食中毒、胃炎・胃潰瘍、敗血症など多岐にわたる臨床像を引き起こします。

• 大腸菌（Escherichia coli）：腸内常在菌として無害な株も多いが、病原性を持つ株（腸管出血性、腸管病原性など）は下痢や腎不全（HUS）を引き起こすことがある。
• サルモネラ（Salmonella）：食中毒や腸チフスの原因となる。汚染食品や動物由来が主な感染源。
• ビブリオ（Vibrio）：海産物による食中毒、コレラ（Vibrio cholerae）など。海水環境と関連が深い。
• ヘリコバクター（Helicobacter pylori）：胃の慢性炎症、胃潰瘍、胃癌のリスク増加と関連する。

これらの病原体は検査法や治療（抗菌薬選択）に違いがあり、耐性問題や感染制御が重要な課題です。

生態と環境での役割

一部のプロテオバクテリアは自由生活性で、土壌や水圏で有機物の分解、有害物質の分解、栄養循環（窒素、硫黄、炭素など）に寄与します。特に窒素固定能を持つ種は植物の成長を助け、農業上重要です（例：根粒菌の一部）。

この中には、海洋プランクトンに広く含まれるアルファプロテオバクテリアが含まれています。これらは外洋微生物群集の10％以上を占めると考えられており、代表例としては超微小で高い遺伝的多様性を持つSAR11（Pelagibacteraceaeに属する群）が挙げられます。これらは海洋の炭素循環や栄養塩循環に重要な役割を果たします。

検査・研究のポイント

• 分類学的研究では16S rRNA遺伝子配列解析が標準的手法として広く用いられる。
• 臨床検査では、グラム染色、培養、同定システム（生化学検査や質量分析）、分子診断（PCRなど）が併用される。
• 環境微生物学ではメタゲノム解析や単細胞解析により多様性や機能が解明されつつある。

総じて、プロテオバクテリア門は形態・代謝・生態ともに極めて多様であり、医療・環境・産業の各分野で重要性が高いグループです。種ごとの特性や環境での役割を理解することは、感染症対策や生態系管理、バイオテクノロジー応用において不可欠です。

質問と回答

Q: プロテオバクテリアとは何ですか?

Q: 蛋白質細菌はグラム陰性菌ですか、それともグラム陽性菌ですか?

Q: グラム染色プロトコルはどのようなものですか?

Q: グラム染色プロトコルは、グラム陰性菌とグラム陽性菌をどのように区別するのですか?

Q: すべてのプロテオバクテリア属の細菌が病原体ですか?

Q: アルファプロテオバクテリアとは何ですか、またどこに生息しているのですか?

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