マグネシウムの補充は、グラム陽性モデル細菌バチルス・サブチルスにおいて、細胞エンベロープ生合成に関わる本来必須の遺伝子の欠失を可能にする。しかし、その特異的な基盤機構は未解明であった。そこで我々は、ezrA と gpsB を欠く変異株を用いた。細胞壁合成に関与するこれら2遺伝子の両方の欠失は、重度の増殖阻害を引き起こすが、マグネシウム添加によって改善された。これらの結果は、マグネシウムが存在しない場合、この変異株で可動性の鉄（labile iron）の量が上昇し、酸化ストレス応答の活性化が障害され、鉄およびマンガンの中毒に対して極めて高い感受性を示すことを示している。さらに興味深いことに、gpsB ではなく ezrA の単独欠失が、過剰な鉄およびマンガンに対する感受性を高めることを見いだした。この観察により、毒性の由来と、EzrA がどのように金属恒常性を支える可能性があるかを調べることが可能になった。我々のデータは、ROS の主要な寄与者が、細胞呼吸に関わる電子伝達系であることを示唆する。遺伝学的および化学的手段により、発酵へと細胞の状態を組み替えることで、ezrA を欠く細胞における金属毒性は軽減される。総合すると、これらのデータは、マグネシウムが鉄利用可能性を制限し、鉄欠乏時に選好される経路へ代謝を振り向けることを示している。その結果、ROS 産生が低下し、酸化ストレスが緩和される。これが、マグネシウム補充によって必須遺伝子が不要に見える理由を説明する。さらに、このモデルを支持する証拠として、マグネシウムの添加は、細胞壁合成を攪乱する抗生物質処置によって通常引き起こされる溶解を回避するのに役立つことを見いだした。以上を踏まえると、可動性の鉄によって駆動され制御されない酸化ストレスが、特定の遺伝子欠失やある種の抗生物質治療に伴う有害な影響の原因である可能性が高い。遊離鉄プールを減少させ、細胞代謝を再プログラムすることで、マグネシウムは酸化的損傷を緩和し、ROS を介した細胞死から細胞を保護する。
https://doi.org/10.64898/2026.08.31.748404