組織侵襲性細菌が組織を壊す仕組みを解明!~移植再生医療に応用の可能性~

ad

2026-04-15 岡山大学,大阪大学,愛媛県立医療技術大学,早稲田大学,米国アーカンソー大学,北海道大学,大阪公立大学

岡山大学、大阪大学、北海道大学、早稲田大学などの国際共同研究は、組織侵襲性細菌がコラーゲンを効率的に分解する仕組みを原子レベルで解明した。細菌由来コラーゲン分解酵素は、コラーゲンの三重らせん構造をほどきながら取り込み、らせんに沿って連続的に切断する“プロセッシブ”な機構を持つことが判明した。これはヒト酵素の単発切断とは異なる特徴である。この知見により、移植医療で用いられる組換え酵素の改良設計が可能となり、膵島移植など再生医療技術の高度化に貢献することが期待される。

組織侵襲性細菌が組織を壊す仕組みを解明!~移植再生医療に応用の可能性~
図1.細菌性コラゲナーゼは三重らせん型 コラーゲンをほぐしてα鎖(赤)を引き出す。

<関連情報>

細菌性コラゲナーゼはコラーゲンの幾何学的構造を利用して連続的な切断を行う Bacterial collagenase harnesses collagen geometry for processive cleavage

Hiroya Oki,Katsuki Takebe,Adjoa Bonsu,Kazunori Fujii,Ryo Masuda,Nicholas Henderson,Takehiko Mima,Takaki Koide,Mahmoud Moradi,Osamu Matsushita,Joshua Sakon & Kazuki Kawahara
Nature Communications  Published:02 April 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-026-71099-3  Unedited version

Abstract

Collagen, the major structural protein in the animal extracellular matrix, forms a triple helix that resists proteolysis and requires specialised enzymes for degradation. Flesh-eating bacteria secrete collagenases that unwind the collagen triple helix and processively trim Gly–X–Y triplet repeats, yet the molecular basis of this process has remained obscure. Here, cryo-electron microscopy reveals how Hathewaya histolytica collagenase ColH engages its substrate and exploits the helix’s architecture for catalysis. ColH encircles a single collagen triple helix in a closed-ring conformation and, through dynamic domain motions, dehydrates and destabilises it. The enzyme undergoes substrate-assisted twisting to adopt a rigid ratcheted conformation, in which one chain is bent into a tripeptide-long ‘bight’ and threaded into the active site for cleavage, while two uncut strands are partitioned to non-catalytic sites. Release of the bight appears to reset the enzyme, with the uncut strands serving as guiding tracks. Repeated cycling between dynamic and rigid states likely enables triplet-by-triplet translocation, allowing ColH to harness collagen’s geometry for processive degradation. These findings reveal a bacterial strategy for collagen unwinding and cleavage distinct from that of mammalian collagenases, highlighting divergent evolutionary solutions for degrading one of nature’s most intractable substrates.

生物化学工学
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました