発表のポイント

• 多くの細菌では、細胞の形を決める仕組みと運動の仕組みは別々ですが、らせん細菌（スピロヘータ）であるレプトスピラは、細胞内に存在するべん毛がその両方を担うという特異な性質を持っています。
• 本研究では、レプトスピラのべん毛が非対称に配置された鞘構造によって、適切な「湾曲」と「剛性」を獲得し、細胞形状の形成と力強いコルク抜きのような回転運動を両立させる仕組みを明らかにしました。
• 病原性にも深く関わる「形」と「動き」を同時に制御する新たな分子機構の解明は、細菌運動の理解に新しい視点を与えるとともに、将来的な感染症制御技術の開発につながる成果と期待されます。

概要

細菌の運動器官であるべん毛^（注1）は、その構造と機能が菌種ごとに大きく異なります。国立健康危機管理研究機構（JIHS：ジース）国立感染症研究所 細菌第一部 小泉信夫 主任研究員らは、大阪大学 蛋白質研究所 川本晃大 准教授（国立研究開発法人 科学技術振興機構 さきがけ研究員兼任）、国立大学法人東北大学大学院工学研究科 中村修一 准教授らと、レプトスピラ症病原体であるスピロヘータ・レプトスピラがもつ特殊な「ペリプラズムべん毛」に着目し、被覆（鞘(さや)）タンパク質群^（注2）が協調してべん毛の形状と力学特性を制御する仕組みを解明しました。

遺伝子欠損株の解析とクライオ電子顕微鏡^（注3）による高分解能構造解析から、べん毛の湾曲と剛性が異なる鞘タンパク質の役割分担と非対称配置によって生み出されることが分かりました。さらに、コアタンパク質FlaB1の特異的な糖鎖修飾が鞘タンパク質との結合を仲介し、べん毛の組立と機能に重要であることを示しました。本研究は、スピロヘータ特有の運動様式の分子基盤を明らかにするとともに、細菌べん毛の多様な進化戦略の理解や、レプトスピラの運動を標的とした新たな予防・治療戦略に知見を提供します。

用語説明

（注1）べん毛

多くの細菌がもつ運動器官。回転することで推進力を生み、液体中や宿主内での移動を可能にする。菌種によって構造や配置が大きく異なる。レプトスピラのべん毛は、中心のコア構造と、それを覆う鞘構造からなる。

（注2）鞘(さや)タンパク質

英語のsheath proteinに対応する用語で、べん毛のコア構造を覆う役割をもつタンパク質。

（注3）クライオ電子顕微鏡

試料を急速凍結した状態で観察する電子顕微鏡法。生体分子や細胞構造を、結晶化せずに高分解能で解析できる。

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