Caltechの研究者らが、細胞壁構築に不可欠なMurJと呼ばれる主要蛋白質を無効化することでウイルスが細菌を感染させる仕組みを発見した。高解像度画像で明らかにされたこのメカニズムは、抗生物質耐性スーパーバグに対抗する新たなアプローチを示唆する。発見は、無関係なウイルスがMurJを類似して阻害する収束進化を強調している。
抗生物質耐性は増大する脅威であり、細菌は既存治療に対して急速に進化している。米国だけで毎年数万人がそのような感染症で死亡しており、その数は着実に増加している。Caltechの生化学Arthur and Marian Hanisch記念教授Bil Clemons氏は、「進化は強力であり、細菌では抗生物質耐性が急速に発達する。これにより、私たちはすべての既存薬に耐性を持つ細菌に対処しなければならない」と説明する。 科学者らは長年、細菌特有でヒト細胞には存在しないペプチドグリカン生合成経路を標的としてきた。Clemons氏は、「ペプチドグリカンは細菌の独自の特徴であり、抗生物質の魅力的な標的となる」と指摘する。この経路の主要蛋白質には、細菌膜を横断して構成要素を輸送するMraY、MurG、MurJが含まれる。ペニシリンのような抗生物質は後期段階を阻害するが、これら3つの蛋白質を直接阻害する承認薬はまだない。 細菌を感染させるウイルスであるバクテリオファージは洞察を提供する。宿主細胞から逃れるため、ファージはペプチドグリカン層を突破する必要がある。Clemons研究室は、単一遺伝子溶解蛋白質（Sgls）を使用した小型ファージを研究した。以前の研究でSglMとSglPP7がペプチドグリカン前駆体を移動させるフリッペースMurJを阻害することが特定された。 クライオ電子顕微鏡を使用して、Yancheng Evelyn LiはこれらのSglsがMurJの溝に結合し、外向きコンフォメーションに固定して輸送を停止させる様子を可視化した。Li氏は、「これらのSglsの両方がMurJに外向きコンフォメーションで結合し、この位置に固定することが明らかだ」と述べる。この露出形態は薬剤アクセスを助ける可能性がある。 驚くべきことに、もう一つのファージゲノムの解析で、進化的関連がないにもかかわらずMurJを同一に阻害するSglCJ3が明らかになった——収束進化の例だ。Clemons氏は、「進化的つながりのないこれらのペプチドが、MurJを非常に似た方法で標的とする方法を見つけ出した。私たちは驚いた！」と語る。Li、Grace F. Baron、Texas A&Mの共同研究者らを含むチームは、2026年2月26日号のNatureに「Convergent MurJ flippase inhibition by phage lysis proteins」と題した結果を発表した。資金はChan Zuckerberg Initiative、National Institutes of Healthほかから。 この研究は、細菌の脆弱性を悪用したファージが新たな抗生物質を着想させる可能性を強調する。
