名古屋大學研究生院理學研究科的小島誠司教授、内橋貴之教授、本間道夫名譽教授等組成的研究團隊發表研究成果稱，與大阪大學研究生院理學研究科的竹川宜宏助教、大阪大學蛋白質研究所、大阪大學研究生院生命功能研究科合作，成功解明瞭形成細菌運動器官「鞭毛」所需的起到支架作用的化合物「S環」結構。透過瞭解細菌鞭毛結構的詳細情況，有望爲預防和冶癒傳染病以及開發生物奈米機器做出貢獻。相關研究成果已於9月6日發表在國際學術期刊《mBio》上。
圖1細菌鞭毛支架化合物（S環）的結構（供圖：大阪大學竹川宜宏助教）
鞭毛作爲細菌行程所需部位，其旋轉可以讓細菌在液體中游動，這種結構在許多細菌中都能觀察到。鞭毛具有由2萬～3萬個蛋白質分子組成的複雜結構，其根部存在一種起着旋轉馬達功能的「鞭毛馬達」，内含名爲「M環」和「S環」的兩種結構。目前已知，這些環是在鞭毛形成的最初階段由數十個FliF（蛋白質分子）構成的，它們充當了鞭毛形成的支架，對運動能力也有直接影響。
此前，鞭毛S環的詳細結構僅在沙門氏菌屬細菌中被解明，被認爲可爲探索細菌運動機制的演化提供重要見解。
在本次研究中，研究人員使用冷凍電子顯微鏡，詳細揭示了海洋性弧菌鞭毛S環的結構。
研究發現，S環由34個FliF分子組成，它們的共同點是具有作爲基本構成要素的「RBM3結構域」和「β摺疊」。
同時研究人員發現，弧菌S環内的「RBM3結構域」之間的相輔作用比沙門氏菌更弱，這在先前的研究中反映爲弧菌特有的鞭毛形成效率較差的特點。
另一方面，儘管S環「RBM3結構域」和「β摺疊」的根部傾斜角度在弧菌和沙門氏菌中有所不同，但由於「β2-β3環」的形狀差異，二者在「β摺疊」末端均表現出幾乎垂直度的角度。
透過詳細理解細菌鞭毛的結構和功能，未來有可能開發出抑制或反向促進細菌運動的技術。
小島教授表示：「此次觀察的樣本製備工作是多年來存在的難題，但我們克服了這個難題，團隊全體成員都發揮了各自的專長，從而使研究取得了成功。今後，我們希望以此次的成果爲基礎，進一步推動有助於控制細菌運動性和致病性的基礎研究，併爲開發傳染病的新型療法和奈米機器做出貢獻」
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
期刊：mBio
論文：Structural analysis of S-ring composed of FliFG fusion proteins in marine Vibrio polar flagellar motor
DOI: doi.org/10.1128/mbio.01261-24
