Growth inhibition of Pseudomonas aeruginosa by HasA with metal-phthalocyanine and a novel elimination system of bacteria by photo-irradiation

• Project/Area Number: 26708018
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Allocation Type: Partial Multi-year Fund
• Research Field: Bio-related chemistry
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: Shoji Osami 名古屋大学, 理学研究科, 准教授 (90379587)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥24,830,000 (Direct Cost: ¥19,100,000、Indirect Cost: ¥5,730,000); Fiscal Year 2017: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000); Fiscal Year 2016: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000); Fiscal Year 2015: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000); Fiscal Year 2014: ¥13,910,000 (Direct Cost: ¥10,700,000、Indirect Cost: ¥3,210,000)
• Keywords: ヘム / 緑膿菌 / 増殖阻害 / フタロシアニン / ポルフィリン / 鉄 / 光照射 / 一重項酸素 / 細菌 / 蛋白質 / ヘム獲得蛋白質 / 金属錯体 / 光殺菌 / 酵素 / 殺菌 / ヘム獲得蛋白 / 結晶構造解析

Outline of Final Research Achievements

HasA (Heme acquisition system A) is a hemophore secreted by some pathogenic bacteria having a heme acquisition system (Has system) such as Pseudomonas aeruginosa. We have found that HasA can capture several synthetic metal complexes other than heme such as iron-salophen and iron-phthalocyanine. The crystal structures of HasA harboring iron-salophen and iron-phthalocyanine showed only small structural perturbations compared with that of HasA with heme. We also found that HasA bound to iron-phthalocyanine strongly inhibited HasA-mediated heme acquisition. Furthermore, we have demonstrated that Pseudomonas aeruginosa can be eliminated by photo-irradiation at 680 nm in the presence of HasA bound to gallium-phthalocyanine due to generation of singlet oxygen.

Research Products

• [Journal Article] Structures of the Heme Acquisition Protein HasA with Iron(III)-5,15-Diphenylporphyrin and Derivatives Thereof as an Artificial Prosthetic Group (2017)
  • Author(s): Uehara Hiromu、Shisaka Yuma、Nishimura Tsubasa、Sugimoto Hiroshi、Shiro Yoshitsugu、Miyake Yoshihiro、Shinokubo Hiroshi、Watanabe Yoshihito、Shoji Osami
  • Journal Title: Angewandte Chemie International Edition Volume: 56 Issue: 48 Pages: 15279-15283
  • DOI: 10.1002/anie.201707212
  • NAID: 120006382255
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] An in vivo Inhibitory Effect on the Heme Uptake of Pseudomonas aeruginosa by Its Hemophore (HasAp) Carrying Synthetic Metal Complexes. (2014)
  • Author(s): Shirataki, C.; Shoji, O.; Terada, M.; Ozaki, S.; Sugimoto, H.; Shiro, Y.; Watanabe, Y.
  • Journal Title: Angw. Chem. Int. Ed. Volume: 53 Issue: 11 Pages: 2862-2866
  • DOI: 10.1002/anie.201307889
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Analyzing the mechanism of growth inhibition against Pseudomonas aeruginosa using heme acquisition protein HasA with synthetic metal complexes (2018)
  • Author(s): Y.Shisaka, O. Shoji, H.Uehara, Y. Iwai, A. Nakashima, Y. Watanabe
  • Organizer: 日本化学会 第98春季年会(2018)
• [Presentation] 緑膿菌のヘム獲得システムを利用した光線力学的殺菌法の開発 (2018)
  • Author(s): 山田志歩、四坂勇磨、岩井佑介、荘司長三、渡辺芳人
  • Organizer: 日本化学会 第98春季年会 (2018)
• [Presentation] 緑膿菌のヘム獲得タンパク質を用いた新規殺菌法の開発 (2018)
  • Author(s): 吉村麻実、愛場雄一郎、荘司長三、渡辺芳人
  • Organizer: 日本化学会 第98春季年会 (2018)
• [Presentation] 緑膿菌のヘム輸送蛋白質複合体PhuUV-Tに関する研究 (2018)
  • Author(s): 榊原 えりか、四坂 勇磨、荘司 長三、杉本宏、渡辺 芳人
  • Organizer: 日本化学会 第98春季年会 (2018)
• [Presentation] ヘム獲得蛋白質と合成金属錯体の複合体による緑膿菌の増殖抑制 (2017)
  • Author(s): 荘司長三
  • Organizer: 第27回金属の関与する生体関連反応シンポジウム（SRM2017）
• [Presentation] Evaluating the Mechanism of Growth Inhibition Using Hemoprotein HasA with Artificial Metal Complexes (2017)
  • Author(s): Y. Shisaka, O. Shoji, H. Uehara, A. Nakashima, Y. Iwai, Y. Watanabe,
  • Organizer: The Second International Symposium on Biofunctional Chemistry (ISBC2017)
• [Presentation] Specific Sterilization of Pseudomonas aeruginosa Using Its Heme Acquisition Protein HasA (2017)
  • Author(s): Y. Shisaka, S. Yamada, Y. Iwai, H. Sugimoto, Y. Shiro, O. Shoji, Y. Watanabe
  • Organizer: 14th International Symposium on Applied Bioinorganic Chemistry (ISABC14)
• [Presentation] Studies on the heme uptake proteins (PhuUV-T) from pseudomonas aeruginosa (2017)
  • Author(s): E. Sakakibara, Y. Shisaka, O. Shoji, H. Sugimoto, Y.Watanabe
  • Organizer: IRCCS-JST CREST Joint Symposium “Chemical sciences facing difficult challenges
• [Presentation] unctional Studies on the Heme Uptake Protein Complex PhuUV-T from Pseudomonas aeruginosa (2017)
  • Author(s): E. Sakakiara, Y. Shisaka, O.Shoji, H. Sugimoto, Y. Watanabe
  • Organizer: The 2nd International Symposium on Biofunctional Chemistry (ISBC2017)
• [Presentation] ヘム獲得系を標的とした緑膿菌選択的な殺菌法 (2017)
  • Author(s): 四坂勇磨、岩井佑介、山田志歩、杉本宏、城宜嗣、荘司長三、渡辺芳人
  • Organizer: 2017年度生命科学系学会合同年次大会（ConBio2017）
• [Presentation] 合成金属錯体を取り込ませたヘム獲得蛋白質HasAの機能 (2017)
  • Author(s): 四坂勇磨、岩井佑介、山田志歩、杉本 宏、城 宜嗣、荘司長三、渡辺芳人
  • Organizer: 錯体化学研究会「錯体化学若手の会夏の学校2017」
• [Presentation] 緑膿菌の増殖を抑制する合成金属錯体捕捉HasA と外膜受容体HasR の相互作用解析 (2017)
  • Author(s): 四坂勇磨、荘司長三、當舎武彦、杉本 宏、城 宜嗣、渡辺芳人
  • Organizer: 第17回日本蛋白質科学会年会
• [Presentation] 緑膿菌のヘム獲得機構を利用した光殺菌 (2017)
  • Author(s): 山田志歩、荘司長三、四坂勇磨、岩井佑介、渡辺芳人
  • Organizer: 第17回日本蛋白質科学会年会
• [Presentation] ヘム獲得系を利用した光線力学療法によるバイオフィルム内緑膿菌の殺菌 (2017)
  • Author(s): 大竹美保、四坂勇磨、山田志歩、荘司長三、渡辺芳人
  • Organizer: 第7回CSJ化学フェスタ2017
• [Presentation] ヘム獲得機構を利用した光線力学療法による Biofilm内緑膿菌の殺菌 (2017)
  • Author(s): 大竹美保、四坂勇磨、山田志歩、荘司長三、渡辺芳人
  • Organizer: 第2回バイオフィルム若手ワークショップ
• [Presentation] 緑膿菌のヘム輸送蛋白質複合体(PhuUV-T)に関する研究 (2017)
  • Author(s): 榊原えりか、四坂勇磨、荘司長三、杉本宏、渡辺芳人
  • Organizer: 統合物質創製化学研究推進機構 第3回国内シンポジウム
• [Presentation] 緑膿菌の鉄獲得阻害による殺菌を指向したヘム獲得機構の解明 (2017)
  • Author(s): 榊原えりか、荘司長三、渡辺芳人
  • Organizer: 第7回CSJ化学フェスタ2017
• [Presentation] 緑膿菌のヘム獲得蛋白質複合体に関する研究 (2017)
  • Author(s): 榊原えりか、荘司長三、渡辺芳人
  • Organizer: 第30回生物無機化学夏季セミナー
• [Presentation] Growth Inhibition of Pseudomonas Aeruginosa by Hasa with Synthetic Metal Complexes and A Novel Elimination System of Bacteria by Photo-Irradiation (2016)
  • Author(s): O. Shoji, C. Shirataki, Y. Shisaka, H. Uehara, Y. Iwai, A. Nakashima, M. Terada, S. Ozaki, H. Sugimoto, Y. Shiro, Y. Watanabe
  • Organizer: AsBIC8
  • Place of Presentation: Auckland, Newzealand
  • Year and Date: 2016-12-04
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 酸化酵素の誤作動を利用するバイオ触媒系の創成 (2016)
  • Author(s): 荘司 長三
  • Organizer: ＪＸエネルギー株式会社講演会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Invited
• [Presentation] 酵素の誤作動を利用する高難度物質変換 (2016)
  • Author(s): 荘司 長三
  • Organizer: 東京理科大学講演会
  • Place of Presentation: 東京
  • Invited
• [Presentation] 疑似基質による生体触媒の反応制御 (2016)
  • Author(s): 荘司 長三
  • Organizer: 第１回産総研中国センター酵素研究セミナー
  • Place of Presentation: 東広島
  • Invited
• [Presentation] Growth inhibition of Pseudomonas aeruginosa by HasA with metal-phthalocyanine and a novel elimination system of bacteria by photo-irradiation (2015)
  • Author(s): O. Shoji, C. Shirataki, Y. Iwai, A. Nakashima, M. Terada, S. Ozaki, H. Sugimoto, Y. Shiro, Y. Watanabe
  • Organizer: ICBIC17
  • Place of Presentation: Beijing, China
  • Year and Date: 2015-07-20
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 緑膿菌の鉄獲得機構を逆手に取った新規殺菌法の開発 (2015)
  • Author(s): 荘司長三
  • Organizer: 第63回日本化学療法学会総会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2015-06-04
  • Invited
• [Presentation] 偽のヘム鉄獲得蛋白質を利用する緑膿菌の増殖阻害 (2015)
  • Author(s): 荘司長三
  • Organizer: 第49回緑膿菌感染症研究会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2015-02-06 – 2015-02-07
  • Invited
• [Presentation] 酸化酵素の誤作動を誘起する次世代疑似基質の開発とガス状アルカンの水酸化 (2015)
  • Author(s): 荘司長三
  • Organizer: 分子研研究会「生物無機化学の最先端と今後の展望：金属と生体分子の作用機序解明とモデル化および応用への展開」
  • Place of Presentation: 岡崎
  • Year and Date: 2015-01-06 – 2015-01-07
  • Invited
• [Presentation] 改変鉄獲得タンパク質による緑膿菌の増殖阻害 (2014)
  • Author(s): 荘司長三、白瀧千夏子、岩井佑介、中島彩夏、寺田光良、小崎紳一、杉本 宏、城 宜嗣、渡辺芳人
  • Organizer: 錯体化学会第64回討論会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2014-09-18 – 2014-09-20
• [Book] 化学と工業2月号「緑膿菌の増殖を阻害する「人口金属タンパク質」」 (2015)
  • Author(s): 荘司長三
  • Total Pages: 1
  • Publisher: 日本化学会
• [Remarks] 名古屋大学大学院理学研究科生物無機化学研究室
  • URL: http://bioinorg.chem.nagoya-u.ac.jp/
• [Remarks] 名古屋大学理学研究科生物無機化学研究室
  • URL: http://bioinorg.chem.nagoya-u.ac.jp/
• [Remarks] 緑膿菌をだまし討ち！ 鉄分の供給遮断による新規緑膿菌増殖阻害法の開発に成功
  • URL: http://www.aip.nagoya-u.ac.jp/public/nu_research_ja/highlights/detail/0000769.html
• [Remarks] 院内感染に光明？
  • URL: http://www.itbm.nagoya-u.ac.jp/ja/research/2014/03/post-7.php