【ポイント】

・胃がんや胃潰瘍の原因菌であるピロリ菌が、病原性タンパク質を宿主細胞へ送り込むために使う巨大な分子装置「IV型分泌装置（CagT4SS^注1））」。その中核構造（周辺質リング複合体－外膜コア複合体、PRC-OMCC^注2））を試験管内で再構成し、部品タンパク質が段階的に組み上がっていく経路のモデルを世界で初めて提唱した。
・異なる三つの計測手法を組み合わせた「複合計測」により、部品タンパク質の「組み立ての途中経過」を形・柔らかさ・動きの側面から時間を追って捉えた。
・本測定・解析手法は、CagT4SSに限らず多様な巨大タンパク質複合体の組み立て機構の解明にも応用可能であり、装置の形成過程そのものを標的として、ピロリ菌の病原性を抑える新たな戦略につながると期待される。

名古屋大学大学院理学研究科の内橋 貴之 教授（兼：自然科学研究機構 生命創成探究センター）、自然科学研究機構 生命創成探究センター（ExCELLS）のYou-Rong Lin 特任研究員らの研究グループは、香港中文大学（CUHK）、中国科学院 深圳先進技術研究院（SIAT）との国際共同研究により、ピロリ菌（Helicobacter pylori）のIV型分泌装置（CagT4SS）の中核構造が、部品タンパク質から段階的に組み上がっていく経路のモデルを提唱することに成功しました。あらかじめ形成させたCagXのリングにCagY、続いてCagMが結合していく過程を、高速原子間力顕微鏡（高速AFM）^注3）で1分子レベルでリアルタイムに直接捉えました。
CagT4SSは、ピロリ菌が発がんに関わるタンパク質「CagA」を胃の細胞内へ直接送り込む“注射器”のように働く巨大なタンパク質複合体です。完成した装置の構造はこれまでにも明らかにされてきましたが、数十個もの部品がどのような順序で組み上がっていくのかという動的な過程はほとんど分かっていませんでした。
本研究では、装置の中核を担う部品タンパク質（CagX、CagY、CagM）を試験管内で人工的に再構成し、その組み立て過程を、構造解析の軸となるクライオ電子顕微鏡^注4）と水素重水素交換質量分析（HDX-MS）^注5）に、内橋教授らが強みとする高速AFMによるリアルタイム観察を組み合わせた複合計測アプローチで解析しました。その結果、CagT4SSの中核構造が「①CagX–CagYによる土台リング（PRC）の形成 → ②CagMが加わる二重リングの形成 → ③周辺部品が加わり外膜コア複合体が完成」という段階的な経路で組み上がるという新しいモデルを提唱しました（図3）。
本研究成果は、2026年7月23日付で英国の科学雑誌「Nature Communications」にオンライン早期公開されました。

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【用語説明】

注1）IV型分泌装置（CagT4SS）：
ピロリ菌が病原性タンパク質を宿主細胞に送り込むために用いる巨大なタンパク質複合体。
注2）PRC-OMCC：
CagT4SSの中核構造。細胞膜の外側にある外膜コア複合体（OMCC）と、その内側（周辺質側）にある周辺質リング複合体（PRC）からなる。本研究はこの中核構造の組み立て開始過程を解析した。
注3）高速原子間力顕微鏡（高速AFM）：
水溶液中のタンパク質などの生体分子が働く動的な「動き」を、1分子レベルでリアルタイムに可視化できる日本発の画期的な顕微鏡技術。非常に細い針で分子表面を優しくなぞることで、その形や動きをナノメートル（10億分の1メートル）の精度で捉える。
注4）クライオ電子顕微鏡：
タンパク質などの生体分子を含む溶液を急速凍結し、生理的条件に近い状態のまま、その静的な「姿（立体構造）」を原子レベルで観察できる顕微鏡技術。この技術の開発は2017年のノーベル化学賞につながった。
注5）水素重水素交換質量分析（HDX-MS）：
タンパク質中の水素が重水素に置き換わる速さを質量分析で測定し、構造のどの部分が柔らかく動きやすいか（溶媒に露出しているか）を調べる手法。

【論文情報】

雑誌名：Nature Communications
論文タイトル：Deciphering the initiation pathway of CagT4SS assembly by in vitro reconstitution of subcomplexes
（サブ複合体の試験管内再構成によるCagT4SS集合の開始経路の解明）
著者：Hoi Yee Chu†, Chin Yu Mok†, You-Rong Lin, Huawei Zhang*, Takayuki Uchihashi*, Shannon Wing Ngor Au*（†共同筆頭著者、*責任著者）
DOI: 10.1038/s41467-026-75820-0

URL: https://doi.org/10.1038/s41467-026-75820-0

【研究代表者】

大学院理学研究科（兼：自然科学研究機構 生命創成探究センター（ExCELLS）） 内橋 貴之 教授, 主著者：Hoi Yee Chu, Chin Yu Mok（香港中文大学、共同筆頭著者）
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