Enterococcus faecalisは日和見病原体であり、通性嫌気性菌である。この菌は多様な好気的・嫌気的環境で定着するために、主として発酵代謝に依存している。外因性ヘムの存在下では、E. faecalisは膜に関連する主要脱水素酵素、ジメチルメナキノン、終末シトクロムbdオキシダーゼ（CydAB）からなる最小限の電子伝達系を組み立てることができる。この呼吸鎖は、プロトン動力を生成して、F型ATP合成酵素を介したATP合成を駆動し、その結果、好気条件下でのエネルギー保存を向上させると考えられている。しかし、細胞質中のNADHオキシダーゼ（Nox）もNADHと酸素を消費し、還元当量と終末電子受容体をめぐって電子伝達系と競合しうる。だが、この2つの酸素還元経路の相対的な生理学的寄与は十分に理解されていない。そこで、至適酸素条件（normoxia）および低酸素条件（hypoxia）におけるCydABとNoxの役割を定義するため、ΔcydABおよびΔnox変異体を作製した。リアルタイムかつin situの測定により、ΔcydABは酸素利用に有意な影響を及ぼさない一方、Δnoxでは酸素利用が有意に低下することが明らかになり、Noxが主要な酸素消費経路であることが示された。さらに、半標的化されないメタボロミクス解析により、酸化酵素特異的な中枢代謝の変化が明らかとなり、ΔnoxはATPおよびNADHの比に顕著な変動を引き起こした。これは、Noxが細胞内のレドックスとエネルギー恒常性を決定する重要な因子であることを示している。最後に、単一細胞蛍光顕微鏡により、プロトン動力の構成要素である膜電位は、CydABとNoxの両方を欠失する場合、あるいはF型ATP合成酵素を欠失する場合にのみ大きく低下することが示された。これらの結果は、F型ATP合成酵素が好気増殖においてさえ主要なプロトン動力の生成因子であることを示し、さらに、電子伝達系とNoxがE. faecalisの生体エネルギーにおいて補完的な役割を担うことを示している。
https://doi.org/10.64898/2026.08.30.748090