細菌細胞の薬剤排出系と無機イオン排出系の構造、排出機構および制御機構

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09672230
• Research Institution: OKAYAMA UNIVERSITY
• Principal Investigator: 土屋 友房 岡山大学, 薬学部, 教授 (80012673)
• Keywords: 薬剤排出系 / イオン輸送系 / 緑膿菌 / 腸炎ビブリオ / パッチクランプ

Research Abstract

腸炎ビブリオ、緑膿菌、枯草菌の薬剤排出系、無機イオン排出系の構造解析と機能解析を進めた。薬剤排出系に関しては、私たちが見出した腸炎ビブリオのNorM系、緑膿菌のMexXY系、枯草菌のEbrAB系について、またイオン輸送系についても私たちが見出した緑膿菌のNhaB系、枯草菌のNhaG系について構造と機能の関係、細胞生理における役割について解析した。NorMは全生物界で初めて見い出されたNa+共役型の薬剤排出系であるが、この発見を期に、大腸菌等の他の生物にもNa+/薬剤アンチポーターが存在することが明らかになり、それらについても構造・機能解析を進めた。データーベースにおけるシーケンスの類似性から、他の生物にもNa+/薬剤アンチポーターがかなり広範に存在すると思われる。緑膿菌の多剤排出系MexXY系について性質を詳しく解析した結果、この系は緑膿菌野生株の薬剤自然耐性に関与していることが明らかになった。特に、MexXYはエリスロマイシン耐性、アミノグリコシド耐性に深く関わっていること、この系を高発現させるとβラクタム剤にも高耐性を示すことなどがわかった。
イオン排出系の解析については、大腸菌にパッチクランプ法を適用することに世界で初めて成功したが、この方法を用いて大腸菌のイオン輸送を詳細に解析した。特に大腸菌呼吸鎖によるH+輸送、F0F1-ATPaseによるH+輸送をリアルタイムで定量的に測定した。また、新たなイオン輸送系の遺伝子クローニングと構造解析を行い、それらの生化学的性質、生理的意義を明らかにした。特に、黄色ブドウ球菌に見いだされたマルチサブユニット型のNa+/H+アンチポーターMnhが枯草菌にも存在すること、枯草菌には新たなNa+/H+アンチポーターが存在すること等を明らかにした。

Research Products

• [Publications] Tomoyuki Mine: "Expression in Escherichia coli of a new multidrug efflux pump, MexXY, from Pseudomonas aeruginasa"Antimicrobial Agents and Chemotherapy. 43. 415-417 (1999)
• [Publications] Shigeru Matsuzaki: "Melibiose carrier of Escherichia coli : use of cystein mutagenesis to identify the amino acids on the hydrophilic face of transmembrane helix 2"Biochim Biophys Acta. 20. 63-72 (1999)
• [Publications] Hiroki Inoue: "Expression of functional Na+/H+ antiporters of Helicobacter pylori in antiporter-deficient Esherinia coli mutants"FEBS Letters. 443. 11-16 (1999)