薬剤耐性遺伝子の活性発現調節機構と進化の解析

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04454535
• Research Institution: MEIJI COLLEGE OF PHARMACY
• Principal Investigator: 小河原 宏 明治薬科大学, 薬学部, 教授 (00097198)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 東 恭一郎 明治薬科大学, 薬学部, 助手 (10189748) ; 浦辺 宏明 明治薬科大学, 薬学部, 助手 (20201361)
• Keywords: 薬剤耐性 / 遺伝子発現 / β-ラクタマーゼ / ペニシリン結合蛋白質 / ヌクレオチド配列 / 進化 / 偽遺伝子

Research Abstract

1.前年度の研究により放線菌のβ-ラクタマーゼはブルーデキストラン結合性で二つに分類される。しかし両者のアミノ酸配列はお互いにきわめて類似している.そこでブルーデキストランの結合に関与するアミノ酸領域及びアミノ酸残基を決定するため,ブルーデキストランを結合しないS.cacaoiのβ-ラクタマーゼと,結合するS.fradiaeのβ-ラクタマーゼのキメラタンパク質を作成し検討した.更にS.fradiae Y59のβ-ラクタマーゼに部位特異的変異を導入し,ブルーデキストランへの結合性を検討した.その結果,ブルーデキストランへの結合には特定のアミノ酸が関与するのではなく,N末端より約2/3の分子全体の立体構造が重要であることが明らかとなった.また同時に部位特異的変異導入で得た変異β-ラクタマーゼの酵素比活性を比較したところ,きわめて類似する第I群の対応するアミノ酸に置換したにも拘わらず,殆んどがもとの酵素活性の1%以下に低下し,第I群と第II群のβ-ラクタマーゼの性質はアミノ酸配列の差から推定されるより大きく変化することも判明した.
2.ペニシリン結合タンパク質など53種のβ-ラクタム抗生物質と相互作用することが知られるタンパク質のアミノ酸配列に基づき系統樹を作成し,これを6群に分類した。現在行われている分類A,B,C,D型の4群のβ-ラクタマーゼはそれぞれ異なる群に分類された。更に興味あることは、放線菌由来の3種のDD-カルボキシペプチダーゼは同じ反応を触媒するにもかかわらず異なる群に分類されたことである.またOchrobactrum anthropiのD-アミノペプチダーゼおよびPseudomonasのエステラーゼはグラム陰性菌染色体由来のβ-ラクタマーゼと相同性が極めて高く,これらの活性が異なる反応を触媒するにも係わらず互いに共通のタンパク質に由来した可能性が示唆された.このことは現在問題とされるβ-ラクタマーゼによる耐性の範囲の拡大はβ-ラクタマーゼ内のアミノ酸変化によるものが主であるが、将来は現在異なる反応を触媒する酵素の変異による可能性もあることを示すものとも考えられる。

Research Products

• [Publications] H.Urabe: "Nucleoide suquence and trauscuptional analysis of activatorrequlator xwtenus for β-lactamase in Streptocwycus cacaoi" J.Bacteriol. 174. 2834-2842 (1992)
• [Publications] H.Ogawara: "Nuleotide suquence of a gene encoding β-lactamase from Streptoccyces cellulasal." Gene. 124. 111-114 (1993)
• [Publications] H.Ogawara: "Plcylogenetic free and sequence similauty of β-lactamases." Mol.Pluybgenetics Erol.2. 97-111 (1993)
• [Publications] H.Ogawara: "Gene trausfer of a pait of a β-lactamase gene?" Microbiul Immunol. 37. 399-403 (1993)
• [Publications] H.Urabe: "Cloning,sequencing and expresson of serive Ithreoume kinase genes from Spreltocuyces coclicier A3(2)" Gene. (in press). (1995)