最新の研究成果

発表のポイント

・糖尿病患者への膵島移植^※1などの先進医療を支える基盤技術の一つに、ドナー組織から目的の細胞のみを取り出す酵素製剤があります。細胞の足場であるコラーゲンを消化して組織をバラバラにする目的で、病原細菌由来のコラーゲン分解酵素^※2が使われています。

・1990年代に岡山大学の松下治名誉教授らが細菌から同定・命名した二種類の酵素遺伝子を基礎に、2016年に二種類の安全な組換え酵素が我が国の製薬企業から発売されました。しかし、これらの酵素が効率よくコラーゲンを消化する仕組みは未だ不明でした。

・今回の研究は、原子レベルで酵素の形と動きを調べ、組織侵襲性細菌^※3がコラーゲンを連続して細切れにする仕組みを明らかにしたものです。この発見により組換え酵素の改良設計が可能になり、多様な移植医療、再生医療および治療に応用されると期待されます。

概要

岡山大学の松下治名誉教授と岡山大学学術研究院医歯薬学域の武部克希助教（研究当時。現：北海道大学講師）、大阪大学大学院薬学研究科の河原一樹助教（研究当時。現：大阪公立大学大学院創薬科学研究科講師）ら、愛媛県立医療技術大学の美間健彦教授、早稲田大学の小出隆規教授ら、米国アーカンソー大学のジョシュア・サコン（Joshua Sakon）教授らの国際共同研究グループは、組織侵襲性細菌がコラーゲン分解酵素によりコラーゲンを連続的に切断する仕組みを解明しました。
この研究成果は4月2日、英国の総合科学誌「Nature Communications」にResearch Articleとして掲載されました。
コラーゲンは、細長い三重らせんという特異な形のタンパク質です。細菌が作るコラーゲン分解酵素は、コラーゲンを取り込み、らせんをほぐして切断、その後らせん軸に沿って少しずつ前進し、コラーゲンを細切れにすると考えられます。この仕組みは、ヒトや動物が持つコラーゲン分解酵素が細長いコラーゲンの途中1カ所だけを特異的に切断する仕組みとは根本的に異なっていました。
本研究成果は、生命の進化と病原細菌による巧妙な感染機構の獲得を考える上で興味深い発見であるとともに、組換え酵素の改良設計を通じて多様な移植再生医療に応用されると期待されます。

掲載誌情報

【発表雑誌】 Nature Communications
【論文名】 Bacterial collagenase harnesses collagen geometry for processive cleavage.
【著者】 Hiroya Oki, Katsuki Takebe, Adjoa Bonsu, Kazunori Fujii, Ryo Masuda, Nicholas Henderson, Takehiko Mima, Takaki Koide, Mahmoud Moradi, Osamu Matsushita*, Joshua Sakon*, Kazuki Kawahara*

【掲載URL】 https://doi.org/10.1038/s41467-026-71099-3

用語解説

※1 膵島移植：ドナーの膵臓からインスリン分泌細胞（膵島）を分離し糖尿病患者に移植する治療法。

※2 酵素と基質：酵素は生体内で反応を促進するタンパク質（触媒）。基質はその作用を受けて分解・合成される物質。本研究では、酵素の細菌性コラゲナーゼが基質のコラーゲン分子を分解する。

※3 組織侵襲性細菌：ガス壊疽菌群、ビブリオ属菌などの病原細菌。

研究に関する問い合わせ先

大阪公立大学大学院創薬科学研究科
講師 河原 一樹（かわはら かずき）
kawaharak[at]omu.ac.jp
※[at]を@に変更してください。

報道に関する問い合わせ先

大阪公立大学 広報課
TEL：06-6967-1834
E-mail：koho-list[at]ml.omu.ac.jp
※[at]を@に変更してください。