名古屋大学等机构揭示细菌鞭毛S环结构，为控制细菌运动性提供新思路

名古屋大学等机构揭示细菌鞭毛S环结构，为控制细菌运动性提供新思路

名古屋大学等机构的研究团队在细菌鞭毛S环结构研究方面取得重要进展。研究团队使用冷冻电子显微镜技术，成功解析了海洋性弧菌鞭毛S环的结构，揭示了其由34个FliF分子组成的特征。这一发现不仅增进了对细菌运动机制的理解，还为开发控制细菌运动性和致病性的新技术提供了可能。

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）

鞭毛是细菌移动的重要器官，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。”

【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