名古屋大学研究生院理学研究科的小岛诚司教授、内桥贵之教授、本间道夫名誉教授等组成的研究团队发表研究成果称，与大阪大学研究生院理学研究科的竹川宜宏助教、大阪大学蛋白质研究所、大阪大学研究生院生命功能研究科合作，成功解明了形成细菌运动器官“鞭毛”所需的起到支架作用的复合物“S环”结构。通过了解细菌鞭毛结构的详细情况，有望为预防和治疗传染病以及开发生物纳米机器做出贡献。相关研究成果已于9月6日发表在国际学术期刊《mBio》上。
图1细菌鞭毛支架复合物（S环）的结构（供图：大阪大学竹川宜宏助教）
鞭毛作为细菌移动所需部位，其旋转可以让细菌在液体中游动，这种结构在许多细菌中都能观察到。鞭毛具有由2万～3万个蛋白质分子组成的复杂结构，其根部存在一种起着旋转马达功能的“鞭毛马达”，内含名为“M环”和“S环”的两种结构。目前已知，这些环是在鞭毛形成的最初阶段由数十个FliF（蛋白质分子）构成的，它们充当了鞭毛形成的支架，对运动能力也有直接影响。
此前，鞭毛S环的详细结构仅在沙门氏菌属细菌中被解明，被认为可为探索细菌运动机制的进化提供重要见解。
在本次研究中，研究人员使用冷冻电子显微镜，详细揭示了海洋性弧菌鞭毛S环的结构。
研究发现，S环由34个FliF分子组成，它们的共同点是具有作为基本构成要素的“RBM3结构域”和“β折叠”。
同时研究人员发现，弧菌S环内的“RBM3结构域”之间的相互作用比沙门氏菌更弱，这在先前的研究中反映为弧菌特有的鞭毛形成效率较差的特点。
另一方面，尽管S环“RBM3结构域”和“β折叠”的根部倾斜角度在弧菌和沙门氏菌中有所不同，但由于“β2-β3环”的形状差异，二者在“β折叠”末端均表现出几乎垂直的角度。
通过详细理解细菌鞭毛的结构和功能，未来有可能开发出抑制或反向促进细菌运动的技术。
小岛教授表示：“此次观察的样本制备工作是多年来存在的难题，但我们克服了这个难题，团队全体成员都发挥了各自的专长，从而使研究取得了成功。今后，我们希望以此次的成果为基础，进一步推动有助于控制细菌运动性和致病性的基础研究，并为开发传染病的新型疗法和纳米机器做出贡献”
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
期刊：mBio
论文：Structural analysis of S-ring composed of FliFG fusion proteins in marine Vibrio polar flagellar motor
DOI: doi.org/10.1128/mbio.01261-24
