Hierarchical protein export mechanism of the bacterial flagellar type III secretion system

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H03182
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 43030:Functional biochemistry-related
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: Minamino Tohru 大阪大学, 生命機能研究科, 准教授 (20402993)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 細菌 / 蛋白質 / 遺伝学 / 電子顕微鏡 / 感染症

Outline of Final Research Achievements

The bacterial flagellum is a supramolecular motility machine consisting of the basal body, the hook, and the filament. Flagellar assembly begins with the basal body, followed by the hook and finally the filament. The bacterial flagellar type III secretion system (fT3SS) transports flagellar building blocks from the cytoplasm to the distal end of the growing flagellar structure. The fT3SS switches it substrate specificity from the hook protein to the filament protein when the hook reaches its mature length of about 55 nm in Salmonella enterica. As a result, hook assembly terminates and filament assembly initiates. FliK, FlhB, and FlhA are directly involved in hierarchical protein export by the fT3SS. we have shown that FliK forms a temporal complex with FlhB and that this FliK-FlhB complex induces structural remodeling of the FlhA ring structure responsible for export switching of the fT3SS.

Free Research Field

分子生物学、生物物理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

細菌感染症対策の主流である抗菌剤に対して多剤耐性菌の出現により治療困難な感染症が増加しているなか、抗菌剤に代わる新たな治療薬開発が求められている。WHOの調査によれば、数十年後には細菌感染者数の死者数が癌による死者数を上回ると予想されており、抗菌剤に代わる新たな治療薬の開発が急務となっている。細菌感染症に直接関与するべん毛は病原性細菌の生育にとっては必須でないことから、本研究で解明したFlhACの作用機序を直接ターゲットにした効率的な創薬スクリーニングが可能となり、社会的にも大きな課題となっている新興細菌感染症を制御する新技術の開発に直結すると期待できる。