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新規ペプチドデザインを目指した、ランチビオティックの生合成・作用機構の解明

Research Project

Project/Area Number 10J03407
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Applied microbiology
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

西江 麻美  九州大学, 大学院・農学研究院, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2010 – 2011
Project Status Completed (Fiscal Year 2011)
Budget Amount *help
¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000)
Fiscal Year 2011: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2010: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Keywordsランチビオティック / ABCトランスポーター / ペプチダーゼ / リーダーペプチド
Research Abstract

【背景・目的】ランチビオティックとは異常アミノ酸を含む抗菌性ペプチドの総称である。本研究の目的はランチビオティックの特徴である、異常アミノ酸を任意のペプチドに導入し、安定性や新たな生理活性を付与するランチビオティック工学の創製である。【研究実施状況】(1)ランチビオティック生合成酵素NukM、NukTの解析。NukMのC末端領域(NukMc)は、相同性検索の結果より環化を担っていると予測した。また、N末端側(NukM_N)は他のタンパク質との相同性を示さないものの脱水反応を担っていると予測した。そこでNukM_NとNukMcの精製を行った。基質であるNukAとこれらの精製タンパク質を解析したところ、NukM_Nは脱水を触媒するがNukMcは酵素活性を持たないことが明らかとなった。NukTはN末端側にペプチダーゼドメイン、C末端側にATP結合ドメインを有する。先の研究でNukTのペプチダーゼ活性はATP存在下のみで機能することをin vitroで証明した(Nishie et al.,J.Biosci.Bioeng.,2009)。ペプチダーゼドメイン、ATP結合ドメインの活性中心のアミノ酸に変異を導入し、各ドメインの活性を損なうような変異体を構築した。これらを用いた生化学的実験を行うことで、二つのドメインが活性状態でなければペプチダーゼ酵素として機能しないことを証明した。(Nishie et al.,J.Biol.Chem.,2011)(2)Nukacin ISK-1の作用機構の解明。
Nukacin ISK-1は細胞膜構成成分であるLipid IIを標的とすることが示唆されている。そこで、Lipid IIを精製後、nukacin ISK-1に対するアンタゴニスト活性を解析した。Lipid IIはnukacin ISK-1の抗菌活性を阻害し、これら二つの分子が相互作用することが示された。さらに等温滴定型熱量測定(ITC)を用いてlipid IIとnukacin ISK-1が相互作用すること、抗菌活性を持たないnukacin変異体は相互作用しないことを明らかとした。(Islam,Nishie et al.,J.Am.Chem.Soc.,2012)

Report

(2 results)
  • 2011 Annual Research Report
  • 2010 Annual Research Report
  • Research Products

    (21 results)

All 2012 2011 2010

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results) Presentation (14 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Enhanced production of nukacin D13E in Lactococcus lactis NZ9000 by the additional expression of immunity genes2012

    • Author(s)
      Tijo Varghese Puramattathu, et al
    • Journal Title

      Applied Microbiology and Biotechnoly

      Volume: 93 Issue: 2 Pages: 671-678

    • DOI

      10.1007/s00253-011-3563-1

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Ring A of nukacin ISK-1 : a lipid II-binding motif for type-A (II) lantibiotic2012

    • Author(s)
      ISLAM M.R., et al
    • Journal Title

      Journal of the American Chemical Society

      Volume: 134 Issue: 8 Pages: 3687-3690

    • DOI

      10.1021/ja300007h

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
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  • [Journal Article] Antibacterial Peptides "Bacteriocins" : An Overview of Their Diverse Characteristics and Applications2012

    • Author(s)
      Nishie M., Nagao J., Snomoto K.
    • Journal Title

      Biocontrol Science

      Volume: 17(1)(In press)

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
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  • [Journal Article] Lantibiotic transporter requires cooperative functioning of the peptidase domain and the ATP binding domain2011

    • Author(s)
      Mami Nishie, et al
    • Journal Title

      Journal of Biological Chemistry

      Volume: 286 Issue: 13 Pages: 11163-11169

    • DOI

      10.1074/jbc.m110.212704

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Lantibiotic transporter requires cooperative functioning of the peptidase domain and the ATP binding domain.2011

    • Author(s)
      Nishie M., Sasaki M., Nagao J., Zendo T., Nakayama J., Sonomoto K.
    • Journal Title

      Journal of Biological Chemistry

      Volume: In press

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      2010 Annual Research Report
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  • [Journal Article] ATP binding domain of NukT, a class-II lantibiotic transporter, is important for its peptidase activity.2011

    • Author(s)
      Nishie M., Sasaki M., Nagao J., Zendo T., Nakayama J., Sonomoto K.
    • Journal Title

      5th International Peptide Symposium proceedings

      Volume: In press

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      2010 Annual Research Report
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  • [Presentation] Lantibiotic transporter, NukT cleaves off the leader peptide, followed by the secretion of mature peptide2012

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      ATP-Binding Cassette (ABC) Proteins : From Multidrug Resistance to Genetic Diseases
    • Place of Presentation
      Innsbruck, Austria
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      Kenji Sonomoto, Mami Nishie, Jun-ichi Nagao
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      ATP-Binding Cassette (ABC) Proteins : From Multidrug Resistance to Genetic Diseases
    • Place of Presentation
      Innsbruck, Austria(招待講演)
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      日本農芸化学会2012年度京都大会
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      京都女子大学(京都)
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      日本農芸化学会2012年度京都大会
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      京都女子大学(京都)
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      Riazul ISLAM、Mami Nishie、Jun-ichi Nagao、Takeshi Zendo、Jiro Nakayama、Daisuke Kohda、Hans-Georg Sahl、Kenji Sonomoto
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      日本農芸化学会2012年度京都大会
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      京都女子大学(京都)
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  • [Presentation] ABCトランスポーターのドメイン間協調的作用に関する研究2011

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      西江麻美、園元謙二
    • Organizer
      第18回日本生物工学会九州支部福岡大会
    • Place of Presentation
      九州大学(福岡)
    • Year and Date
      2011-12-10
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      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Purification and characterization of ABC transporter NukT2011

    • Author(s)
      Makoto Sasaki, Mami Nishie, Jun-ichi Nagao, Takeshi Zendo, Jiro Nakayama, Kenji Sonomoto
    • Organizer
      The young scientist seminar 2011
    • Place of Presentation
      Bangkok, Thailand
    • Year and Date
      2011-10-26
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      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] New Insight of Lantibiotic Engineering : Characterization of the enzymes, design and mode of action of lantibiotics, and immunity proteins2011

    • Author(s)
      Kenji Sonomoto, Mami Nishie, Mohammad R.Islam, Jun-ichi Nagao, Takeshi Zendo, Jiro Nakayama
    • Organizer
      Enzyme Engineering XXI
    • Place of Presentation
      CO, USA
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      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Type A(II)ランチビオティック、ヌカシンISK-1のトランスポーターNukTの機能解析2011

    • Author(s)
      佐々木信、西江麻美、永尾潤一、善藤威史、中山二郎、園元謙二
    • Organizer
      平成23年度日本農芸化学会西日本支部・中四国支部合同大会
    • Place of Presentation
      宮崎大学(宮崎)
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      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] ランチビオティックの異常アミノ酸形成酵素NukMの機能解析2011

    • Author(s)
      島藤千那津、西江麻美、山中梓、永尾潤一、善藤威史、園元謙二
    • Organizer
      平成23年度日本農芸化学会西日本支部・中四国支部合同大会
    • Place of Presentation
      宮崎大学(宮崎)
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      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] ATP binding domain of NukT, a class-II lantibiotic transporter, is important for its peptidase activity2010

    • Author(s)
      Mami Nishie, Makoto Sasaki, Jun-ichi Nagao, Takeshi Zendo, Jiro Nakayama, Kenji Sonomoto
    • Organizer
      5th International Peptide Symposium
    • Place of Presentation
      京都国際会議場(京都)
    • Year and Date
      2010-12-05
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      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] New Insight of Lantibiotic Engineering : Characterization of the enzymes, design and mode of action of lantibiotics, and immunity proteins2010

    • Author(s)
      Kenji Sonomoto, Mami Nishie, Mohammad R.Islam, Ken-ichi Okuda, Jun-ichi Nagao, Takeshi Zendo, Jiro Nakayama
    • Organizer
      11th China-Japan-Korean Joint Symposium on Enzyme Engineering
    • Place of Presentation
      Green Land Hotel (中国・成都)
    • Year and Date
      2010-11-05
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      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] ペプチダーゼ活性を持つABCトランスポーターの機能解析2010

    • Author(s)
      西江麻美、佐々木信、永尾潤一、園元謙二
    • Organizer
      第62回日本生物工学会本大会
    • Place of Presentation
      宮崎シーガイア(宮崎)
    • Year and Date
      2010-10-29
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      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] Enhanced Nukacin D13E Production in Lactococcus lactis NZ9000 by Overexpression of Immunity Genes2010

    • Author(s)
      Varghese P.Tijo, Mohammad R.Islam, M.Nishie, S.Yanagihara, J.Nagao, T.Zendo, J.Nakayama, K.Sonomoto
    • Organizer
      第62回日本生物工学会本大会
    • Place of Presentation
      宮崎シーガイア(宮崎)
    • Year and Date
      2010-10-29
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      2010 Annual Research Report
  • [Book] 酵素利用技術大系(基礎・解析から改変・高機能化・産業利用まで)2010

    • Author(s)
      西江麻美, 菅山大路, 園元謙二
    • Total Pages
      5
    • Publisher
      エヌ・ティー・エス
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      2010 Annual Research Report

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Published: 2010-12-03   Modified: 2024-03-26  

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