金属錯体抗生物質・センサー蛋白質による遺伝子発現制御機構

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08249228
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 杉山 政則 広島大学, 医学部, 教授 (30106801)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 熊谷 孝則 広島大学, 医学部, 助手 (70274058) ; 大谷 和弘 広島大学, 医学部, 助手 (20203820)
• Keywords: X線結晶構造解析 / 金属錯体 / 抗生物質 / ブレオマイシン / ブレオマシン結合蛋白質 / 放線菌 / 蛋白質の結晶化

Research Abstract

ブレオマイシン(Bm)生産菌Streptomyces verticillusは、自ら生産するBmの致死的作用から生体を守るための一手段としてBmに特異的に結合してBmを不活化する蛋白質(BLMAと命名)を産生している。事実、BLMAをコードする遺伝子(blmA)の導入された大腸菌はBm耐性を獲得する。また、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌(MRSA)のほとんどは、Bmに対して耐性を示すことから、MRSAからもBm耐性遺伝子(blmSと命名)をクローニングした。blmSが導入されると、大腸菌はblmAの場合と同様にBm耐性を獲得する。ちなみに、blmSによってコードされる遺伝子産物をBLMSと命名した。このように、BLMAやBLMSはBm耐性因子として機能するが、他に遺伝子発現の調節因子として機能することを示唆する実験結果も得られている。
本年度は、金属錯体抗生物質であるBmに対し特異的に結合する蛋白質(センサー蛋白質;BLMAと命名)の結晶化を行うため、大腸菌を宿主としたBLMA蛋白質の大量発現系を確立し、その蛋白質を各種クロマトグラフィーを用いて単一蛋白質として大量に得た。この精製蛋白質を蒸気拡散法のひとつhanging drop法を用いてBLMAの結晶化を試みた。その結果、結晶化に成功したことから、そのX線結晶構造解析に着手した。得られた結晶は良好なX線回折像を示したので、重原子単一同型置換法を用いて構造解析を行い、現在までに以下の成果を得た。
(1)BLMAは、3つのαヘリックスと8つのβシートを含む。(2)BLMAは分子内対称構造を持ち、かつ、分子同士が対称的なダイマー構造をとる。(3)N末端が互いの分子に入り込んでいる。
現在、BLMAとBmとの複合体の結晶化実験を進行中であると同時に、MRSA由来のBm結合蛋白質(BLMS)の大量生産系の確立と物理化学的性質の調査を行っている。

Research Products

• [Publications] Morita, E.: "Expression of multiple forms of fetal liver kinase-2 (flk-2/flk-3) ligand in cultured human keratinocytes." Arch. Dermatol. Res.(in press). (1997)
• [Publications] Mizuta, K.: "RIC1, a novel gene required for ribosome synthesis in Saccharomyces cerevisiae." Gene. (in press). (1997)
• [Publications] Ikeda, K.: "Cloning and sequence analysis of high expressed melanin-synthesizing gene from Streptomyuces castaneoglobisporus." Appl. Microbiol. Biotechnol.45. 80-85 (1996)
• [Publications] Sugiyama, M.: "IS431mec-mediated integration of a bleomycin-resistance gene into the chromosome of a mcthicillin-resistant Staphylococcus aureus strain isolated in Japan." Appl. Microbiol. Biotechnol.46. 61-66 (1996)
• [Publications] Kato, Y.: "The photoreceptor pigment of the unicellular organism Blepharisma generates hydroxyl radicals." J. Photochem. Photobiol. B. : Biology. 34. 29-33 (1996)
• [Publications] Ikeda, K.: "Effects of methionine and Cu^<2+> on the expression period of tyrosinase activity in Streptpmyces castaneoglobisporus." J. Biochem.120. 1141-1145 (1996)
• [Publications] Kinoshita, E.: "Growth of human pancreatic cancer cells, induced by human pancreatic phospholipase A2, is mediated via its specific receptor but not via its catalytic property." Inter. J. Oncology.9. 1219-1225 (1996)
• [Publications] 杉山政則: "微生物その光と陰〜抗生物質と病原菌〜" 共立出版, 200 (1996)