大阪大学大学院理学研究科の今田勝巳教授、沖縄科学技術大学院大学(OIST) のマティアス・ウォルフ准教授、柴田敏史博士、長崎大学大学院医歯薬学総合研究科の庄子幹郎准教授、中山浩次名誉教授の共同研究グループは、歯周病菌の線毛の構造とできあがるしくみを明らかにしました。

歯周病は、歯の喪失をもたらす病気で、近年は糖尿病や心疾患など様々な病気と関連することが明らかになっています。歯周病の原因は、歯周病菌が線毛を使って歯の表面に形成するバイオフィルムです。歯周病の主要病原細菌であるポルフィロモナス・ジンジバリス（Porphyromonas gingvalis、以下、ジンジバリス菌）は、5型線毛という他の細菌と全く異なる線毛を持ち、線毛のタイプが病原性と密接に関連しています。しかし、5型線毛がどのような構造を持ち、どのように形成されるのかは不明で、その解明が望まれていました。今回、共同研究グループは、X線結晶構造解析とクライオ電子顕微鏡解析を用いて5型線毛の原子レベルの構造を解明しました。そして遺伝子変異による解析結果も組み合わせることで、線毛形成機構を解明しました。切断された線毛蛋白質から飛び出たドナー鎖が隣の線毛蛋白質の溝に挿入されることで次々と線毛蛋白質が繋がり、線毛が形成されます。

本研究から得られた知見は、歯周病などジンジバリス菌を原因とする疾患に対して線毛をターゲットとする新薬開発への大きな一歩です。また、健康や病気との関連で最近注目されている腸内微生物叢の主要な構成細菌はジンジバリス菌の仲間であるバクテロイデア綱細菌であり、5型線毛を持ちます。今回の成果は、わたしたちの健康に大きな影響を持つ腸内微生物叢形成の理解にも大きく寄与する成果です。

本研究成果は、2020年4月14日0時（日本時間）、国際科学雑誌「Nature Microbiology」にオンライン公開されます。

図　ポルフィロモナス・ジンジバリス（ジンジバリス菌）の電子顕微鏡画像

ジンバリス菌の細菌細胞は、線毛と呼ばれる細い毛髪様構造で覆われている（赤に彩色）。線毛の直径は人の毛髪の直径1万分の1以下。

写真提供：OIST

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