オレゴン州立大学（UO）の研究チームが、ヘリコバクターピロリ菌がどのようにして胃内部の酸性環境を生き抜くのかを発見し、病因作用を抑え込む新たな除菌法への道を開いた。現在の除菌法では、除菌が十分でなかったり、副作用によって除菌治療が続けられなかったりする。H.ピロリ菌の酸レセプターTlpBの結晶構造を明らかにした研究結果は、Structure誌2012年6月14日オンライン版に発表された。このレセプターは、PAS領域として同定されている外部突起部を有し、低分子である尿素の結合を受けることで、外部環境の状態を計測している。細胞外PAS領域を含む、機能が明らかな化学レセプターが、結晶学的に明らかにされたのは、TlpBが初めてであると研究チームは説明している。
「この領域は大変美しい構造をしていますが、このクラスのタンパクでは、これまで一度も観察された事はありません。」とUO物理学教授でUO分子生物研究所（IMB）フェローである、S.ジェームス・レミントン博士は語る。バクテリアが過酷な化学環境の中で生き抜くための20年に渡る研究において、キーとなるレセプターが、1.38オングストロームの原子分解能によって初めて観察されたのである。グラム陰性菌であるH.ピロリ菌が最初に同定され、胃潰瘍と胃がんとに関与することが示されたのは、1982年であった。
世界の人口の半分の人が、胃の中にH.ピロリ菌を有しているにも拘らず、その伝播様式は正確には判っていなかったと、UO生物学教授でIMBフェローである共同著者のカレン・ギルミン博士は語る。H.ピロリ菌の感染と闘うには、患者は幅広いスペクトルを有する抗生物質を服用せねばならないが、バクテリアは体制を獲得し30%の症例では治療効果が喪失する。
ポスドクのエミリー.G.スウィーニー博士と、現在はアリゾナ州立大学のポスドクであり、当時は博士課程の学生であったJ.ネイサン.ヘンダーソン博士とは、UOチームの新たな研究において、ピロリ菌タンパクの原子構造を操作し、尿素と結合出来ないようにした。これによって、バクテリアが酸を感知し避けるに当たって、尿素が重要な役割を担うことが実証された。
レセプターが尿素と結合できなければ、バクテリアは高濃度の酸性環境から逃げることが出来なくなるとギルミン博士は語る。「この尿素結合こそ、このタンパクが酸性検知器として作用できる原理なのです。
私達は、ピロリ菌が胃の中で酸性環境から自らを守るために、どのように原子レベルで酸性検知をしているかを解明しました。」とギルミン博士は説明する。「健康上の意義はこうです。尿素との結合を阻止できれば、バクテリアが酸性環境から逃れる機能を抑えることができ、バクテリアが病因となるダメージを起こす胃の内壁に到達できないようにする、という理屈です。」
この研究はまだ、H.ピロリ菌のシグナル経路について”その道筋をスナップショットした”に過ぎないとレミントン博士は言う。そこのメカニズムの解明のために更なる研究が必要であるが、尿素が結合する領域に存在する原子の数は3,000個に及ぶのである。「この学際的な研究チームは、H.ピロリ菌の構造を解明するために基本的な情報の獲得に奔走しています。結果として、ピロリ菌に関わる疾患の状況を把握することができ、どのようにすれば健康に貢献できるかが判って来ました。」とUO新規開発研究副センター長であるキンバリー・アンドリュー・エスピー博士は語る。
ギルミン博士、レミントン博士、スウィーニー博士、ヘンダーソン博士以外の、5人の共同著者は、カリフォルニア高分子州立大学・生化学教授のジョン・ゴース博士、UO IMBの研究員であるクリス・レーデン博士、現在シアトルのワシントン大学で修士課程の学生であるケビン・G・ヒック氏、UO IMBの修士課程の学生であるジェノバ・K・フォスター氏、そしてUO IMBとUO材料科学研究所の物理学者であるラウビアー・パーササラシー博士等である。
■原著へのリンクは英語版をご覧ください：Atomic-Resolution View Reveals How H. pylori Avoids Stomach Acid
