酵母が放出するグルタチオンが微生物の相互作用を支える -栄養源となることに加え、細胞の形と増殖方向の維持にも関与-

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2026-09-14 理化学研究所,東京大学,広島大学

分裂酵母が細胞外へ放出するグルタチオン(GSH)が、周囲の遺伝子破壊株の生育を支える「細胞間相互作用」の役割を持つことを、理化学研究所・東京大学・広島大学などの共同研究グループが明らかにした。3,420種類の遺伝子破壊株を調べ、野生株の近くで生育が回復する37株を同定。そのうち複数では、GSHが分解されてシステインやグルタミン酸などの栄養源として利用されていた。一方、細胞極性に異常を持つ株では、GSHの取り込みや分解を介して細胞形態やアクチン配置が改善し、栄養供給だけでは説明できない生理機能への作用も示された。GSHは微生物集団内で弱点を補完する「外部代謝物」として機能すると考えられ、微生物間の代謝物共有機構の理解や、発酵・培養技術の高度化につながる可能性がある。

酵母が放出するグルタチオンが微生物の相互作用を支える -栄養源となることに加え、細胞の形と増殖方向の維持にも関与-
野生株から細胞外に放出されて周囲の遺伝子破壊株の生育を支えるグルタチオン

<関連情報>

グルタチオンは、アミノ酸代謝と細胞極性に欠陥のある分裂酵母の成長回復を促進する外代謝産物として作用する Glutathione acts as an exometabolite that promotes growth recovery in fission yeast with defects in amino acid metabolism and cell polarity

Ryotaro Yoshizumi, Shunichi Miura, Hiroaki Matoba, Go Hirai, Shumpei Asamizu, Hiroyasu Onaka, Yoko Yashiroda, Akihisa Matsuyama, Minoru Yoshida, Shinichi Nishimura
mSystems  Published:14 September 2026
DOI:https://doi.org/10.1128/msystems.00123-26

ABSTRACT

Microorganisms in nature form communities through diverse interactions, such as mutualism and competition, to adapt to their ecological environments. These interactions seem to be mediated by extracellular metabolites (exometabolites), yet the chemical and biological diversity underlying these processes remains largely unexplored. In this study, we examined the chemical basis of exometabolite-mediated interactions in the fission yeast Schizosaccharomyces pombe by a genome-wide screen employing 3,420 viable gene deletion mutants. We identified 37 strains that exhibited growth defects in monoculture on a minimal medium but exhibited growth recovery in the vicinity of wild-type colonies (co-culture), suggesting that exometabolites derived from wild-type cells compensated for the gene deletion. Both lipophilic and water-soluble fractions obtained by solvent partitioning of the wild-type culture supernatant promoted growth recovery. Among the 11 mutants rescued by the water-soluble fraction, 6 were cysteine auxotrophs, prompting analyses of thiol-containing metabolites by liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS), revealing the presence of glutathione (GSH) in the culture supernatant. GSH restored growth in most strains as a nutrient source. In contrast, GSH rescued cell morphology defects in the hob3∆ mutant, lacking the Bin/amphiphysin/Rvs (BAR) adaptor protein Hob3, through a mechanism independent of nutrition. This research advances understanding of exometabolite-mediated interactions in S. pombe by identifying GSH as an exometabolite that influences cellular processes and potentially shapes microbial communities.

生物化学工学
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