世界初、細菌感染を支える「分子の接着剤」を発見 ―細胞外リン脂質がバイオフィルムを組み立てる新しい仕組みを解明―

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2026-08-07 東京慈恵会医科大学

東京慈恵会医科大学、東京大学、産業技術総合研究所などの共同研究グループは、黄色ブドウ球菌(MRSA)が形成するバイオフィルムにおいて、細胞膜リン脂質であるリジルホスファチジルグリセロール(L-PG)が細胞外へ放出され、細菌同士を結び付ける「分子の接着剤」として機能することを世界で初めて明らかにした。従来、バイオフィルムの主要成分は多糖やタンパク質、DNAなどと考えられていたが、本研究によりリン脂質も構造維持に重要な役割を担うことが判明した。また、リン脂質分解酵素ホスホリパーゼA1(PLA1)がL-PGを分解し、成熟したバイオフィルムを崩壊させるとともに、新たな形成も抑制することを確認した。さらに、L-PG合成酵素MprFを欠損させた菌では、バイオフィルムの厚みや立体構造が著しく低下した。本成果は、細菌を殺菌するのではなく、防御バリアであるバイオフィルムを標的として無力化する新たな治療戦略を提示するものであり、MRSAをはじめとする難治性感染症の予防法・治療法の開発につながることが期待される。

世界初、細菌感染を支える「分子の接着剤」を発見 ―細胞外リン脂質がバイオフィルムを組み立てる新しい仕組みを解明―
図1.PLA1によるMRSAバイオフィルムの破壊. A.共焦点レーザー顕微鏡(CLSM)像.B.FE-SEM像.PLA1処理後にバイオフィルムが菲薄化し、MRSAの細胞表層の微粒子が消失している。

<関連情報>

リジルホスファチジルグリセロールは、バイオフィルムマトリックス成分として黄色ブドウ球菌の細胞間接触とバイオフィルム形成を促進する Lysyl-phosphatidylglycerol promotes cell-to-cell contact and biofilm formation of Staphylococcus aureus as a biofilm matrix component

Shinya Sugimoto,Keiichiro Hara,Yoshitaka Taketomi,Yuki Nagasaki,Chikara Sato,Makoto Murakami & Yuki Kinjo
npj Biofilms and Microbiomes  Published:20 July 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41522-026-01105-5

Abstract

Staphylococcus aureus biofilms contribute significantly to persistent infections and antibiotic resistance, supported by a complex extracellular matrix. While their proteins, polysaccharides, and extracellular DNA have been well studied, the role of phospholipids in biofilm architecture remains underexplored. Here, we identify extracellular phospholipids within the biofilm matrix, particularly lysyl-phosphatidylglycerol (Lys-PG), as critical structural elements in S. aureus biofilms. Bacterial phospholipase A1 (PLA1), which hydrolyzes phospholipid acyl ester bonds, effectively dispersed pre-formed biofilms and prevented biofilm formation by hydrolyzing extracellular phospholipids, without affecting bacterial growth or exhibiting cytotoxicity. Microscopic analyses revealed that PLA1 disrupts membranous nanostructures integral to biofilm stability. Lipidomic analysis demonstrated an enrichment of Lys-PG with specific fatty acid species within the biofilm matrix and confirmed their hydrolysis by PLA1. Mechanistically, Lys-PG promotes bacterial aggregation by acting as a molecular glue through electrostatic and hydrophobic interactions. Deletion of mprF, responsible for Lys-PG synthesis, markedly impaired biofilm formation. These findings uncover a previously unrecognized structural role of extracellular phospholipids in biofilm architecture and suggest that targeting Lys-PG and its biosynthetic pathway represents a promising strategy for biofilm control.

医療・健康
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