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ウェルシュ菌を標的とするクオラムセンシング阻害剤の開発

Research Project

Project/Area Number 13F03389
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

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

Principal Investigator

中山 二郎  九州大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (40217930)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) SINGH RAVINDRA  九州大学, (連合)農学研究科(研究院), 外国人特別研究員
SINGH Ravindra  九州大学, (連合)農学研究科(研究院), 外国人特別研究員
RAVINDRA Pal Singh  九州大学, 大学院農学研究院, 外国人特別研究員
Project Period (FY) 2013-04-01 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2015: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2013: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Keywordsクオラムセンシング / ウェルシュ菌 / オートインデューサー / 環状ペプチド / アンタゴニスト / ペプチドデザイン / グラム陽性日和見感染菌 / 阻害剤スクリーニング / デプシペプチド / ヘモリシン / スクリーニング / ドラッグデザイン / 環状パプチド
Outline of Annual Research Achievements

ウェルシュ菌Clostridium perfringensは5アミノ酸残基からなる環状自己誘導ペプチドAIPCpによりVirS-VirR二成分制御系を制御し、毒素であるpfoA遺伝子を菌密度依存的に制御している。本研究では、このウェルシュ菌AIPCpのアンタゴニストをデザインして、ウェルシュ菌の生育には影響を与えず毒素産生性のみを抑制する抗感染症薬の開発を目指した。まず、AIPCpのシステイン以外のアミノ酸を一つずつアラニンに置換し、そのアゴニストおよびアンタゴニスト活性を調べることで、AIPCpの受容体の結合に重要な残基および受容体の活性化に重要な残基を特定した。その結果、3残基目のトリプトファンが受容体結合に重要で、4残基目のフェニルアラニンが受容体の活性化に重要なことが判明した。また、2残基目のロイシンと5残基目のスレオニンのメチル基がそれらの活性を補助していることが示唆された。これらの構造活性相関情報から、3つのアンタゴニスト候補ペプチドをデザインし、化学合成し、QSI活性を調べた。そのうち2つのペプチド、Z-AIPCp-L2A/T5A、Z-AIPCp-W3F/F4Wは低濃度ではアンタゴニスト活性を示したものの、マイクロモーラー以上の高濃度ではpfoAの発現を誘導するアゴニスト活性を示す、パーシャルアゴニストであることが判明した。一方、Z-AIPCp-F4A/T5SはIC50 = 720 nMで0.01 mMでもAIP活性を示さない完全なアンタゴニストであった。今後、このZ-AIPCp-F4A/T5Sをリード化合物としてドラッグデザイン研究を進展させていくことで、さらにQSI活性の強いアンタゴニストを得ることができると期待される。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2016 2015 2014 2013

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Book (2 results) Patent(Industrial Property Rights) (2 results) (of which Overseas: 1 results)

  • [Journal Article] Quorum quenching strategy targeting Gram-positive pathogenic bacteria2016

    • Author(s)
      Singh RP, Desouky SE, Nakayama J.
    • Journal Title

      Advances in Microbiology and Infectious Diseases and Public Health

      Volume: in press Pages: 109-130

    • DOI

      10.1007/5584_2016_1

    • ISBN
      9783319279343, 9783319279350
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Cyclodepsipeptides produced by actinomycetes inhibit cyclic-peptide-mediated quorum sensing in Gram-positive bacteria2015

    • Author(s)
      Desouky SE, Shojima A, Singh RP, Matsufuji T, Igarashi Y, Suzuki T, Yamagaki T, Okubo K, Ohtani K, Sonomoto K, Nakayama J
    • Journal Title

      FEMS Microbiol Lett

      Volume: 362 Issue: 14 Pages: 1-9

    • DOI

      10.1093/femsle/fnv109

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Rationale design of quorum-quenching peptides that target the VirSR system of Clostridium perfringens2015

    • Author(s)
      Singh RP, Okubo K, Ohtani K, Adachi K, Sonomoto K, Nakayama
    • Journal Title

      FEMS Microbiol Lett

      Volume: 362 Issue: 22 Pages: 1-7

    • DOI

      10.1093/femsle/fnv188

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] High-throughput screening of inhibitors targeting Agr/Fsr quorum sensing in Staphylococcus aureus and Enterococcus faecalis2013

    • Author(s)
      Desouky SE., Nishiguchi K., Zendo T., Igarashi Y., Williams P., Sonomoto K., Nakayama J.
    • Journal Title

      Biosci. Biotechnol. Biochem.

      Volume: 77 Pages: 923-927

    • NAID

      10031177575

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Clostridium perfringensの毒素生産を制御するクオラムクエンチング機構の解明2016

    • Author(s)
      安達桂香、大谷郁、河野通生、ラビンドラパルシン、園元謙二、中山二郎
    • Organizer
      日本農芸化学会2016年度大会
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター
    • Year and Date
      2016-03-27
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of quoeum quenching peptides targeting VirR/VirS system of Clostridium perfringens2015

    • Author(s)
      Ravindra Pal Singh, Kaori Ohtani, Ken-ichi Ohkubo, Kenji Sonomoto, Jiro Nakayama
    • Organizer
      FEMS 2015 Congress
    • Place of Presentation
      Maastricht
    • Year and Date
      2015-06-07 – 2015-06-11
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of quorum quenching peptides targeting VirR/VirS system of Clostridium perfringens2015

    • Author(s)
      R.P.Singh, K. Okubo, K. Sonomoto, J. Nakayama
    • Organizer
      6th Congress of European Microbiologists
    • Place of Presentation
      Maastricht, The Netherlands
    • Year and Date
      2015-06-07
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Identification of autoinducing peptide of Clostridium perfringens and development of its inhibitors2014

    • Author(s)
      Ravindra Pal Singh, Kaori Ohtani, Ryoji Yokohata, Kenji Sonomoto, TOru Shimizu, Jiro Nakayama
    • Organizer
      5th ASM conference on cell-cell communication in bacteria
    • Place of Presentation
      San Antonio
    • Year and Date
      2014-10-18 – 2014-10-21
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 放線菌の生産する環状デプシペプチドによるクオラムセンシング阻害活性2014

    • Author(s)
      庄島あかね、松藤貴久、Desouky Said Elsayed、大久保謙一、五十嵐康弘、園元謙二、中山二郎
    • Organizer
      日本農芸化学会2014年度大会
    • Place of Presentation
      明治大学生田キキャンパス
    • Year and Date
      2014-03-29
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 微生物二次代謝産物を対象としたグラム陽性病原細菌のクオラムセンシング阻害物質の探索2013

    • Author(s)
      松藤貴久、Said Desouky、五十嵐康弘、園元謙二、中山二郎
    • Organizer
      第20回九州支部佐賀大会
    • Place of Presentation
      佐貿大学農学部
    • Year and Date
      2013-12-07
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Book] Quorum sensing vs Quorum quenching: A battle with no end in sight2014

    • Author(s)
      Vipin Chandra Kalia, Ravindra Pal Singh, Jiro Nakayama et al.
    • Total Pages
      391
    • Publisher
      Springer
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Book] Microbial Biofilin2014

    • Author(s)
      Shojima A, Nakayama J., et al.
    • Total Pages
      380
    • Publisher
      Humana Press
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] クロストリジウム属の菌の毒素産生抑制活性を有するペプチド2015

    • Inventor(s)
      清水徹、大谷郁、中山二郎、Ravindra Pal Singhら
    • Industrial Property Rights Holder
      高橋志達、岡健太郎
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2015-02-04
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Overseas
  • [Patent(Industrial Property Rights)] クロストリジウム属の菌の毒素産生抑制活性を有するペプチド2014

    • Inventor(s)
      清水徹、大谷郁、中山二郎、Ravindra Pal Singhら
    • Industrial Property Rights Holder
      高橋志達、岡健太郎
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2014-10-16
    • Related Report
      2014 Annual Research Report

URL: 

Published: 2014-01-29   Modified: 2024-03-26  

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