・遊走運動注1)を担う海洋性ビブリオ菌の側べん毛注2)繊維の構造をクライオ電子顕微鏡注3)を用いて2.4Å（オングストローム）の解像度で決定し、分子モデルを構築した。
・側べん毛繊維蛋白質LafAは他のべん毛繊維蛋白質フラジェリン注4)に比べて小さく、繊維のコアを構成する保存されたD0-D1ドメインのみを持つことで他のべん毛より細い。
・質量分析により、べん毛繊維構造表面を形成するD1ドメインの表面に存在する5つのセリン残基がシューダミン酸注5)による単糖修飾を受けていることを発見。
・lafA遺伝子のすぐ隣にある糖鎖転移酵素と高い相同性を示すmaf遺伝子を欠失させると、側べん毛繊維形成が阻害されることを発見。
名古屋大学理学研究科の小嶋 誠司 教授、本間 道夫 名誉教授、大阪大学大学院生命機能研究科の木下 実紀 特任助教（常勤）、南野 徹 准教授（現国立遺伝学研究所・教授）、難波 啓一 特任教授（常勤）、名古屋大学工学研究科の中谷 肇 講師、鈴木 淳巨 准教授、名古屋大学トランスフォーマティブ生命分子研究所の三城 恵美 特任講師、大阪大学蛋白質研究所の高尾 敏文 特任教授は、海洋性ビブリオ菌の遊走運動を支える側べん毛を形成する蛋白質LafAが糖鎖修飾を受けることを明らかにしました。
病原細菌を含む多くの運動性細菌は、べん毛とよばれる細胞外に長く伸びたらせん繊維状の運動器官を回転させて運動します。べん毛は液体中を泳ぐ（遊泳）際に使われるだけでなく、固体表面を這うような運動（遊走）を行う際にも用いられます。遊走は、隣り合う細菌同士や固体表面と作用しながら進む複雑な運動であるため、遊泳に比べて遊走の仕組みは未だ謎に包まれています。本研究では、側べん毛による明瞭な遊走を示す海洋性ビブリオ菌を対象とし、側べん毛の繊維構造と特徴をクライオ電子顕微鏡による構造解析と質量分析を組み合わせて解き明かしました。その結果、側べん毛を構成するLafA蛋白質はべん毛繊維形成のコアとなるD0-D1ドメインのみを持ち、べん毛表面に露出したD1ドメインの5つのセリン残基が糖鎖修飾を受けていること、この糖鎖修飾を担うと予測される遺伝子を破壊するとべん毛繊維形成が阻害されることが分かりました。
本成果は、ビブリオ属菌の遊走を担う側べん毛が糖鎖修飾を受けていることを示す初めての報告であり、遊走と糖鎖修飾の関係を明らかにすることで、病原細菌の遊走を制御する新薬や方法の開発につながると期待されます。
本研究成果は、2026年11月2日付で国際学術雑誌『mBio』に掲載されました。
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注1)遊走運動:
細菌が固体表面を移動する際の運動様式の一つ。べん毛を運動装置として用い、表面を這うように進む。モデル細菌の大腸菌やサルモネラ菌も、ある特殊な環境に置くと遊走を示すことが知られている。遊走は栄養が豊富かつ湿り気のある表面において、細胞が集団となることで可能となる。遊走時には集団内で細胞同士が密に相互作用しており、菌体外にsurfactant（界面活性剤）を分泌して体の側に多数形成したべん毛の束を回転させ、推進力を得ている。これに対し、液体中を１個体が泳いでいる場合は「遊泳」とよぶ。
注2）べん毛:
多くの運動性細菌が持つ、細胞表面から突出した巨大な螺旋(らせん)状の繊維を持つ運動器官。細胞外に存在する「べん毛繊維」、細胞表層に埋まった複数のリング構造からなるトルク産生や回転方向の決定に関わる「モーター」、モーターとべん毛繊維をつなぐ「フック」の3種類の部位に分けられる。ATPで駆動する真核細胞の鞭毛とは異なり、細胞膜を介したイオンの電気化学勾配をエネルギー源とする。
注3）クライオ電子顕微鏡:
細胞やタンパク質などの生体試料を、染色剤を加えずに液体エタン等で急速凍結させることで本来の状態や形を保ったまま高い分解能で観察する手法。試料に電子線を照射してコントラストをつけることで原子や分子の大きさに相当する極めて小さなスケールの世界を観察できる。タンパク質の構造解析では、さまざまな角度を持つ試料の投影像を大量に得て、画像解析によりクラス分けした平均像から3次元の最終構造情報へと導く手法が用いられる。
注4)フラジェリン:
べん毛の繊維部分を構成する蛋白質を総称してフラジェリンと呼ぶ。その立体構造はサルモネラのフラジェリン（FliC）で最初に明らかになった。繊維の内側の核をなす部分であるD0-D1ドメインの構造は菌種を超えよく保存されている。繊維の表面を構成するD2-D3ドメインは菌種によって異なり、宿主の免疫応答によって認識される主要な部位になっている。
注5)シューダミン酸:
英語名はPseudaminic acid、9つの炭素を持つシアル酸の誘導体で、細菌にのみ見られる。LafAの場合、セリン残基の側鎖にあるヒドロキシ基にO-グリコシル化修飾によって結合している。胃がんの原因菌として知られるピロリ菌のフラジェリンもシューダミン酸で修飾されている。
雑誌名:mBio
論文タイトル:Structural characterization of a pseudaminic acid-modified lateral flagellar filament from Vibrio alginolyticus
著者:木下 実紀（大阪大学）, 南野 徹（現:国立遺伝学研究所）, 中谷 肇（名古屋大学）, 鈴木 淳巨（名古屋大学）, 高尾 敏文（大阪大学）, 三城-佐藤 恵美（名古屋大学）, 小嶋 誠司（名古屋大学）, 難波 啓一（大阪大学）, 本間 道夫（名古屋大学）
DOI: doi.org/10.1128/mbio.02141-26
URL: https://doi.org/10.1128/mbio.02141-26
大学院理学研究科 小嶋 誠司 教授 , 主著者：大学院理学研究科 本間 道夫 名誉教授
https://sites.google.com/view/kojima-flagella-lab
