病原性細菌の鉄取り込みに関与するタンパク質の構造・機能に関する研究と創薬への応用

• 研究課題/領域番号: 24550182
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生体関連化学
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 内田 毅 北海道大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (30343742)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2014年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2013年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2012年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: 病原菌 / 鉄 / 酵素 / ヘム / ラマン分光法 / 酸化還元 / 水素結合

研究成果の概要

本研究は病原菌の一つであるコレラ菌が増殖に必要とする鉄を獲得する機構を明らかにすることを目的とした研究である。主要な鉄源は血液中のヘモグロビンに存在するヘムがであることから、ヘモグロビンからのヘムを獲得とそれを分解し、鉄を取り出す一連のタンパク質を網羅的に解析した。その結果、VCA0907がヘム分解酵素であり、その酵素活性は活性中心に存在する水素結合の強度により、制御されることがわかった。また、基質であるヘムはVCA0908から受け取ることがわかった。ヘムを分解し、鉄を取り出す過程は病原菌の増殖に必須の過程であることから、新たな病原菌増殖剤の開発につながら可能性を見いだすことができた。

研究成果

• [雑誌論文] Spectroscopic studies on HasA from Yersinia pseudotuberculosis (2014)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichi Ozaki, Takehiro Sato, Yukari Sekine, Catharina T. Migita, Takeshi Uchida, Koichiro Ishimori
  • 雑誌名: Journal of Inorganic Biochemistry 巻: 138 ページ: 31-38
  • DOI: 10.1016/j.jinorgbio.2014.04.013
  • 査読あり
• [雑誌論文] A heme degradation enzyme, HutZ, from Vibrio cholerae (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Uchida, et al.
  • 雑誌名: Chem. Commum. 巻: 48 号: 53 ページ: 6741-6743
  • DOI: 10.1039/c2cc31147j
  • 査読あり
• [学会発表] コレラ菌DyP型ペルオキシダーゼによる色素分解反応機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐々木 美穂、石森 浩一郎、内田 毅
  • 学会等名: 2014年度日本生物物理学会北海道支部例会
  • 発表場所: 北海道大学（札幌市）
  • 年月日: 2015-03-13
• [学会発表] Heme Uptake Proteins in Bacterial Pathogens (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Uchida
  • 学会等名: Frontiers in Chemical Sciences 2014 @ SNU & HU
  • 発表場所: 北海道大学（札幌市）
  • 年月日: 2014-11-28
  • 招待講演
• [学会発表] コレラ菌由来DyP型ペルオキシダーゼの色素分解反応における活性部位の同定 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐々木 美穂、石森 浩一郎、内田 毅
  • 学会等名: 第47回酸化反応討論会
  • 発表場所: 市民会館崇城大学ホール（熊本県）
  • 年月日: 2014-11-14 – 2014-11-15
• [学会発表] コレラ菌由来HutZのヘム分解活性制御機構の解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 道順 暢彦、関根 由可里、石森 浩一郎、内田 毅
  • 学会等名: 第4回CSJ化学フェスタ2014
  • 発表場所: タワーホール船堀（東京都）
  • 年月日: 2014-10-14 – 2014-10-16
• [学会発表] Heme-iron uptake proteins from Vibrio cholerae (2014)
  • 著者名/発表者名: 内田 毅
  • 学会等名: 第52回生物物理学会年会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（北海道）
  • 年月日: 2014-09-25 – 2014-09-27
  • 招待講演
• [学会発表] コレラ菌由来ヘム分解酵素HutZにおける活性中心への配位制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 道順 暢彦、関根 由可里、石森 浩一郎、内田 毅
  • 学会等名: 第51回日本生化学会北海道支部例会
  • 発表場所: 北海道大学（札幌市）
  • 年月日: 2014-07-18
• [学会発表] Dye-decolorizing peroxidaseによるヘムからの鉄の引き抜き反応 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐々木 美穂、内田 毅、石森 浩一郎
  • 学会等名: 第40回生体分子科学討論会
  • 発表場所: 大阪大学（吹田市）
• [学会発表] コレラ菌DyP型ペルオキシダーゼによるヘムからの鉄遊離機構 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐々木 美穂、内田 毅、石森 浩一郎
  • 学会等名: 第13回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: とりぎん文化会館（鳥取市）
• [学会発表] Demetallation of Heme by Dye-Decolorizing Peroxidase from Vibrio cholerae (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Uchida, M. Sasaki, and K. Ishimori
  • 学会等名: International Congress of Bioinorganic Chemistry (ICBIC 16)
  • 発表場所: Alpexpo center of Grenoble (France)
• [学会発表] コレラ菌の鉄獲得戦略 (2013)
  • 著者名/発表者名: 内田 毅
  • 学会等名: 第86回生化学会大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（横浜市）
  • 招待講演
• [学会発表] Dye-decolorizing peroxidase による色素分解反応とヘムからの鉄を引き抜き反応に関する考察 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐々木 美穂、内田 毅、内田 毅
  • 学会等名: 第46回酸化反応討論会
  • 発表場所: 筑波大学（つくば市）
• [学会発表] コレラ菌由来ヘムから鉄を引き抜く酵素の反応と構造 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐々木 美穂、内田 毅、石森 浩一郎
  • 学会等名: 化学系学協会北海道支部2013年冬季研究発表会
  • 発表場所: 北海道大学学術交流会館（札幌市）
• [学会発表] HutZの活性中心近傍に存在する水素結合によるヘム分解活性の制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 関根 由可里、内田 毅、石森 浩一郎
  • 学会等名: 日本化学会第93春季年会
  • 発表場所: 立命館大学（滋賀県）
• [学会発表] ヘムの非分解的な鉄の引き抜き反応 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐々木 美穂、内田 毅、石森 浩一郎
  • 学会等名: 日本化学会第93春季年会
  • 発表場所: 立命館大学（滋賀県）
• [学会発表] Functional Analysis and Characterization of HutZ from Vibrio cholerae (2012)
  • 著者名/発表者名: 関根 由可里、内田 毅、石森 浩一郎
  • 学会等名: 第22回金属の関与する生体関連反応シンポジウム
  • 発表場所: 金沢大学（金沢市）
• [学会発表] コレラ菌の鉄取り込み機構 (2012)
  • 著者名/発表者名: 内田 毅、関根 由可里、宗田 壮一朗、石森 浩一郎
  • 学会等名: 第39回生体分子科学討論会
  • 発表場所: 東北大学（仙台市）
• [学会発表] コレラ菌由来HutZによるヘム分解反応とその構造化学的知見 (2012)
  • 著者名/発表者名: 関根 由可里、内田 毅、石森 浩一郎
  • 学会等名: 第12回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（名古屋市）
• [学会発表] Functional Analysis and Characterization of HutZ from Vibrio Cholerae (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Sekine, T. Uchida, and K. Ishimori
  • 学会等名: 7th International Conference on Porphyrins and Phthalocyanines (ICPP-7)
  • 発表場所: International Convention Center Jeju (Korea)
• [学会発表] コレラ菌由来HutZによるヘム分解反応と活性中心周辺の構造 (2012)
  • 著者名/発表者名: 関根 由可里、内田 毅、松井 敏高、齋藤 正男、石森 浩一郎
  • 学会等名: 第6回バイオ関連化学シンポジウム
  • 発表場所: 北海道大学高等教育推進機構（札幌市）
• [学会発表] コレラ菌に存在するヘムから鉄を引き抜く酵素の反応と構造 (2012)
  • 著者名/発表者名: 内田 毅、佐々木 美穂、関根 由可里、宗田 壮一朗、石森 浩一郎
  • 学会等名: 第6回バイオ関連化学シンポジウム
  • 発表場所: 北海道大学高等教育推進機構（札幌市）
• [学会発表] コレラ菌に存在するヘムから鉄を引き抜く酵素の反応と構造 (2012)
  • 著者名/発表者名: 内田 毅、佐々木 美穂、石森 浩一郎
  • 学会等名: 第45回酸化反応討論会
  • 発表場所: 名古屋市立大学（名古屋市）
• [学会発表] コレラ菌由来HutZによるヘム分解活性と水素結合の役割 (2012)
  • 著者名/発表者名: 関根 由可里、内田 毅、松井 敏高、齋藤 正男、石森 浩一郎
  • 学会等名: 第45回酸化反応討論会
  • 発表場所: 名古屋市立大学（名古屋市）
• [学会発表] Heme Demetallation Enzyme from Vibrio cholerae (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Uchida, M. Sasaki, and K. Ishimori
  • 学会等名: The First International Symposium on Biofunctional Chemistry (ISBC2012)
  • 発表場所: 東京工業大学（東京都目黒区）
• [学会発表] Role of Hydrogen Bonds in HutZ, Heme Degradation Enzyme from Vibrio cholerae (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Sekine, T. Uchida, T. Matsui, M. Ikeda-Saito, and K. Ishimori
  • 学会等名: The First International Symposium on Biofunctional Chemistry (ISBC2012)
  • 発表場所: 東京工業大学（東京都目黒区）
• [学会発表] Heme Demetallation Enzyme from Vibrio cholera (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Sasaki, T. Uchida, and K. Ishimori
  • 学会等名: 8th Nanjing-Suzhou-Hokkaido-NIMS/MANA Joint Symposium on Frontiers of Chemistry
  • 発表場所: 北海道大学学術交流会館（札幌市）
• [学会発表] 病原菌の鉄獲得機構 -コレラ菌のヘム分解酵素を中心に-
  • 著者名/発表者名: 内田 毅
  • 学会等名: 2013年度合同シンポジウム
  • 発表場所: 北海道大学（札幌市）
  • 招待講演
• [学会発表] ヘムから鉄を引き抜くコレラ菌由来の新規蛋白質の構造と機能
  • 著者名/発表者名: 内田 毅、佐々木 美穂、関根 由可里、宗田 壮一朗、石森 浩一郎
  • 学会等名: 第49回日本生化学会北海道支部例会
  • 発表場所: 北海道大学獣医学部（札幌市）
• [学会発表] コレラ菌由来HutZによるヘム分解反応と活性中心周辺の構造
  • 著者名/発表者名: 関根 由可里、内田 毅、松井敏高、齋藤正男、石森 浩一郎
  • 学会等名: 第49回日本生化学会北海道支部例会
  • 発表場所: 北海道大学獣医学部（札幌市）
• [学会発表] HutZの活性中心近傍に存在する水素結合によるヘム分解活性の制御
  • 著者名/発表者名: 関根 由可里、内田 毅、石森 浩一郎
  • 学会等名: 2012年度日本生物物理学会北海道支部例会
  • 発表場所: 北海道大学理学部（札幌市）
• [備考] 北海道大学大学院理学研究院化学部門構造化学研究室
  • URL: http://barato.sci.hokudai.ac.jp/~stchem/