Construct of the platform for developing antibiotics targeting Vibrio cholera NADH-ubiquinone oxidoreductase
| Project/Area Number |
21H02130
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 38040:Bioorganic chemistry-related
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
三芳 秀人 京都大学, 農学研究科, 教授 (20190829)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岸川 淳一 大阪大学, 蛋白質研究所, 助教 (80599241)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
Fiscal Year 2021: ¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
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| Keywords | コレラ菌呼吸鎖酵素 / NADH脱水素酵素 / ユビキノン / 抗菌剤 / 呼吸鎖酵素 / コレラ菌 / コロルミシン |
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| Outline of Research at the Start |
Na+輸送性NADH-ユビキノン酸化還元酵素（NQR）は、コレラ菌など一部の病原性細菌のエネルギー代謝を担う呼吸鎖酵素であり、抗菌剤の創薬標的として期待できる。天然物コロルミシンは、NQRに対して極めて高い選択性を有する強力な阻害剤であり、抗菌剤開発に向けたシーズ化合物となり得る。本研究では、“NQR-コロルミシン”相互作用を分子レベルで明らかにすると同時に、in vivo 抗菌活性の顕著な上昇を図ることによって、コレラ菌NQRを標的とする抗菌剤創製に向けた研究基盤を確立することを目的とする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
Cryo-EM（電子顕微鏡）によるコレラ菌NADH-ユビキノン酸化還元酵素（NQR）の構造解析を2021年からスタートし、2022年には酸化型酵素の構造を明らかにすることに成功し（2.5～3.1オングストローム分解能）、論文発表することができた。しかし、この構造モデルにおいては、コファクター間の距離が29オングストローム以上と極端に長い箇所が二箇所あり（NqrFサブユニットの2Fe-2SとNqrD/Eサブユニットの2Fe-2Sの間、および、NqrD/Eサブユニットの2Fe-2SとNqrCのFMNの間）、この間の電子移動は不可能である。このことから、NQRのターンオーバー中は構造変化を伴ってコファクター間の距離が短縮されている可能性が示唆された。そこで本年度は、還元型NQRの構造解析に注力した。
NADHを添加してコファクターを還元したNQRを調整しcryo-EMに供したが、酸化型構造との違いは認められなかった。反応液中のNaイオンの影響を酸化型および還元型で調べたが、Naイオン有無で大きな構造変化は認められなかった。さらに、NqrCまたはNqrBからFMNが欠損した変異酵素についても酸化型および還元型で構造解析したが、違いは認められなかった。
酸化型酵素の構造解析ではユビキノンの結合部位を明らかにすることができなかった。そこで、イソプレン側鎖部に光反応性基とクリック用アルキンを有するユビキノンプローブを合成し、光親和性標識を実施した。しかし、多数の標識ペプチドが検出されピンポイントで結合部位を絞り込むことができなかった。この理由として、ユビキノンプローブの結合親和性が低いために、複数の箇所を標識したためと考えられる。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(17 results)
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[Presentation] Cryo-EM Structures of the Na+-Pumping NADH-ubiquinone Oxidoreductase from Vibrio cholerae2023
Author(s)
Ishikawa, M., Kishikawa, J., Masuya, T., Murai, M., Kitazumi, Y., Butler, N. L., Kato, T., Barquera, B., and Miyoshi, H.
Organizer
Gordon Research Conference on Bioenergetics
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Int'l Joint Research
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