腸炎ビブリオ（Vibrio parahaemolyticus、Vp）は、貝類製品を介して伝播する主要な食中毒病原体であり、現代の公衆衛生に重大な脅威をもたらすとともに、水産業に多大な経済的損失を与えてきた。Vpの病原性については多様な側面から数多くの研究が報告されており、そのなかでも耐熱性直接溶血毒（TDH）およびTDH関連溶血毒（TRH）は、Vpの主要な病原性バイオマーカーとみなされている。両者が主要なバイオマーカーとして確立されているにもかかわらず、配列、構造、機能にわたるTDHとTRHの分岐についての体系的理解は依然として限定的である。本研究では、公開されているアミノ酸配列データ（NCBIおよびUniProtデータベースからそれぞれ2,131件および99件）を表現学習および構造予測と組み合わせ、TDHとTRHのマルチスケール解析を実施した。精選したTDHおよびTRH配列のグローバルアラインメントにより、広範かつ分散した変異と、アミノ酸レベルにおけるTDHとTRHの明瞭な分離が明らかになった（TDHとTRH間の配列同一性は56.1～67.4％）。一方、タンパク質言語モデルから得られた埋め込み表現は、明確に異なるクラスタリングパターンを保持しながら、全体として高い機能的類似性を示した。これは、保存された中核機能と微妙な分岐の併存を示しており、AlphaFoldによる構造推定とも一致した。重要なことに、変異軌跡のモデル化から、TDHからTRHへの移行は少数の主要変異ではなく、全配列にわたり蓄積した残基変化によって駆動されることが示された。これらの結果は、TDHとTRHが機能的には保存されている一方、全長アミノ酸配列にわたる配列変異の蓄積によって進化的に分岐した毒素であることを示唆する。こうした点変異の蓄積は大きな構造差を生じさせる。すなわち、TRHはTDHには存在しないαヘリックス状の尾部を形成する。このことは、膜孔形成能やイオン流動誘導能などの中核機能が保存されているにもかかわらず、TDHとTRHが異なる機構によって宿主膜を破壊する可能性を示唆する。これらの手法により、Vp溶血毒の機能的・構造的特性について従来にない詳細な知見が得られ、配列における多次元的な変異がVpの病原性に果たす役割へどのように影響し得るかについて重要な情報がもたらされた。本研究の知見は、環境適応性を調査する実験設計において、tdh遺伝子およびtrh遺伝子を保有するVp株を使用する根拠を補強するものである。
https://doi.org/10.64898/2026.09.02.748974