| Project/Area Number |
22K05443
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 38030:Applied biochemistry-related
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
小野 勝彦 熊本大学, 大学院生命科学研究部(医), 助教 (80573592)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | システインパースルフィド / 抗菌剤 / βラクタム剤 / ストレプトマイシン / 薬剤耐性 / チオール / 超イオウ / 緑膿菌 / 超硫黄 / パースルフィド / システイン / βラクタム |
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| Outline of Research at the Start |
申請者らは細菌が産生する超硫黄分子が、βラクタム系抗菌剤を強力に分解することで、薬剤耐性に寄与することを明らかにした。超硫黄分子と反応した薬剤は、βラクタム環が開環し硫黄が付加した、 βラクタムカルボチオ酸という新規化合物であり、菌体内で産生した後、菌体外へと排出される。しかしながら、その機構の詳細は不明な点が多く残されている。 そこで、本研究課題では未解明の部分、つまり薬剤耐性における超硫黄分子の寄与の詳細、 反応産物であるβラクタムカルボチオ酸の生理活性の検討を行い、超硫黄分子がもたらす新規 薬剤耐性機構の全容解明と、βラクタムカルボチオ酸の薬剤耐性バイオマーカーとしての可能性を探る。
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| Outline of Annual Research Achievements |
システインパースルフィドはアミノ酸であるシステインのチオール基（-SH）に過剰にイオウが付加した分子であり、近年様々な生理活性を持つことが明らかになっている。最近、我々は細菌が産生するシステインパースルフィドが、βラクタム系抗菌剤を強力に分解することで、薬剤耐性に寄与することを明らかにした（Ono et. al., ACS Chem. Bio., 2021）。システインパースルフィドと反応した薬剤は、βラクタム環が開環しイオウが付加した、βラクタムカルボチオ酸という新規化合物であり、菌体内で産生した後、菌体外へと積極的に排出されることが分かっている。しかしながら、その反応機構の詳細や薬剤耐性化との関連性には不明な点が数多く残されている。
2023年度は、βラクタム系抗菌剤以外の抗菌剤においてシステインパースルフィドによる不活性化反応の有無を検討した。さまざまな抗菌剤に対するシステイン、システインパースルフィドの反応性を検討した結果、ストレプトマイシンがシステインにより不活性化することを見出した。液体クロマトグラフィーと質量分析により、反応産物の同定を試みたところ、ストレプトマイシンとシステインの1:1の付加体産物(ストレプトマイシン-システイン付加体)が生成していることが分かった。次に、ストレプトマイシン-システイン付加体の抗菌活性を検討したところ、抗菌活性を失っていることが分かった。さらに、ストレプトマイシンを処理した菌体サンプルからのストレプトマイシン-システイン付加体の検出を試みたところ、サブリーサルな濃度のストレプトマイシンを処理した大腸菌からストレプトマイシン-システイン付加体が検出された。このことから、菌由来のシステインによりストレプトマイシンの不活性化が起こっていることが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
βラクタムとシステインパースルフィドの反応産物であるβラクタムカルボチオ酸は、菌体内で形成菌体外に排出されている。このことから、βラクタムカルボチオ酸はシステインパースルフィド依存的な薬剤耐性機構の有用なバイオマーカーになると考えられる。2023年度はβラクタムカルボチオ酸のELISA検出系を構築し、菌体外に排出されたβラクタムカルボチオ酸の高感度検出を予定していた。しかし、ELISA検出系の構築に苦戦しており、未だ構築に至っていない。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、βラクタムカルボチオ酸抗体の作成、βラクタムカルボチオELISA系の構築を進め、βラクタムカルボチオ酸の薬剤耐性マーカーとしての有用性を明らかにしていく。また、2023年度に新たに見出したストレプトマイシンにおける不活性化反応についても、付加体形成の生理学的意義や薬剤耐性マーカーとしての有用性を検討していく予定である。
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