コレラの「尾」に関する洞察はより良い治療法への道を開く可能性がある

コレラの「尾部」についての新たな見方は、治療に役立つ可能性がある。

コレラは致死性の細菌性疾患で、毎年約 95,000 人が死亡しています。 コレラ菌 細菌は小腸の細胞に感染しますが、これは細菌が鞭毛（病原体が動き回るために使用する強力な尾のような構造）のおかげで感染できることもあります。

科学者たちは、それを構成するタンパク質やその他の分子をすでに特定しています。 コレラ菌の「しっぽ」。しかし、これらの部分がどのように組み合わされるのかは不明のままだ。

現在、新しい顕微鏡技術により、生きた鞭毛の分子構造が明らかになりました。 コレラ菌 エール大学医学部 (YSM) の研究者が最近報告した細菌、研究結果 自然微生物学。

これらの発見は、研究者がその方法をより深く理解するのに役立つ可能性があります。 コレラ菌 YSMの微生物病因の教授であり、この研究の上級著者であるジュン・リュー氏は、鞭毛を作り、それを使って移動するのだと言う。

「鞭毛の仕組み、つまり鞭毛がどのように集合し、どのように回転するのかを本当に理解するには、原子に近い分解能が必要です」と、西キャンパスのイェール大学微生物科学研究所のメンバーでもあるリュー氏は言う。これらの新しい結果により、研究者はコレラを「かつてないほど詳細に」観察できるようになったと彼は言う。

研究者らは1950年代からコレラの独特な鞭毛について知っていた。科学者たちは数十年にわたり、これらの鞭毛（細菌の末端から突き出た単一の細い構造）により、コレラが液体環境で異常に速く移動できることを発見した。

科学者らは、コレラの速度と威力が小腸の保護粘液層を突き破って細胞に感染するのに役立っているのではないかと疑っている。鞭毛は感染にとって非常に重要であるため、一部のコレラワクチンは細菌の移動性を低下させることで効果を発揮します。

しかし、研究者は鞭毛が何でできているかを知っていますが、その基礎的な構造はこれまで研究されていませんでした。その理由の一部は、他の細菌とは異なり、細菌の鞭毛を構成する 4 つのタンパク質が、 コレラ菌 それらは、研究者が顕微鏡で尾部の構造を見るのを妨げる、親水性、つまり水を好むケーシングに囲まれています。

また、現在の分子技術では、研究者が細菌を殺し、タンパク質が何でできているかを確認するためにタンパク質を精製する必要があるという事実もあります。つまり、研究者は鞭毛が何でできているかを見ることはできるが、それらの成分がどのように組み合わさるかは分からないということだ。

その結果、次の構造が得られます。 コレラ菌の鞭毛は「70年来の謎」であると、Liu研究室の博士研究員であり、この研究の筆頭著者であるWangbiao Guo博士は言う。

この謎を解決する 1 つの方法は、鞭毛の高解像度画像を分子レベルで取得することです。 コレラ菌 まだ生きています。これを行うために、Guo さんと、夏の間このプロジェクトに取り組んでいた高校生の Sarah Zhang さんは、新しい顕微鏡技術の開発に協力しました。

イェール大学人文科学部の分子生物学、細胞生物学、発生生物学の助教授であるジン・ヤンの研究室の博士研究員であるメリル・アスプとの協力により、研究者らは突然変異体を開発した。 コレラ菌 その鞭毛タンパク質は光るように設計されています。次に、これらの細菌を液体エタンで凍結し、強力な電子顕微鏡を使用して鞭毛の構造をほぼ原子レベルで観察しました。

これらの画像により、Liu らは 4 つの鞭毛タンパク質のそれぞれが保護ケース内の特定の場所にどのように適合するかを観察することができました。この研究により、鞭毛が コレラ菌、鞘の後ろに隠れていますが、他の細菌の鞭毛とは同様のコア構造を持っていますが、表面が異なります。これは、鞭毛が コレラ菌 鞘内で独自の適応を進化させてきました。

それでは、コレラが他の細菌よりもはるかに速い理由は何でしょうか?可能性の 1 つは、シース自体が何らかの潤滑を提供する可能性があることです。鞭毛の構造は、鞭毛が外側のケーシングから独立して回転することを示唆しています。シースは親水性であるため、これにより、細菌が液体中をより速く移動できるようにする滑りやすいシステムが形成される可能性があります。

鞭毛がどのように機能するかを解明するにはさらなる研究が必要だが、これらの画像とこの研究のために開発された技術のおかげで研究を実施できるようになった、とリュー氏は言う。この研究はまた、鞭毛を追跡することによって、またはこれらの高解像度画像を使用してこの病気を攻撃する他の方法を探すことによって、コレラを標的とするさらに多くの薬剤の準備となる可能性がある、と彼は言う。

「少なくとも次の開発へのヒントはいくつか提供できました」と Liu 氏は言います。

この研究は、国立衛生研究所、国立科学財団、エール大学の支援を受けました。

内容は著者のみの責任であり、必ずしも国立衛生研究所または国立科学財団の公式見解を表すものではありません。

追加の支援は、クレバーグ財団、ブラウン財団、シモンズ財団、チャールズ H. レブソン財団、デーモン ラニヨンがん研究財団、およびサン アントニオ地域財団によって提供されました。

ソース： エール大学