薬剤排出ポンプの分子集合機構の解明およびポンプ阻害剤のスクリーニング法の開発

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14570245
• Research Institution: Tokai University
• Principal Investigator: 良原 栄策 東海大学, 医学部, 助教授 (70167063)
• Keywords: 緑膿菌 / 院内感染 / 多剤耐性 / 多剤排出ポンプ / MexAB-OprMポンプ / サブユニット / タンパク間相互作用 / 阻害剤

Research Abstract

緑膿菌(Pseudomonas aeruginosa)は院内感染の主要起因菌であり、多くの抗生剤に高度耐性を示すので、臨床上大きな問題となっている。本菌に多剤耐性をもたらすのは多剤排出ポンプの働きによる。これまでの研究で、緑膿菌では7種類のRNDファミリーに属する排出ポンプの存在が明らかにされているが、その中で最も重要な働きをしているのがMexAB-OprMポンプである。このポンプはマルチコンポーネント型であり、MexBは内膜にあるトランスポーター、OprMは外膜チャネル、MexAは外膜と内膜をつなぐリンカータンパクとして機能すると考えられている。我々はOprMがチャネルであることを再構成系を用いた実験から証明した。排出ポンプ機能の大きな特徴は、細胞内に入って来た薬剤や異物を、ペリプラズムをバイパスして細胞外に排出する点で、これは三種類のサブユニットが集合して、内膜と外膜をまたぐ複合体を形成するからである。したがって複合体形成の基盤となるタンパク間相互作用に関する知見は、ポンプ機能の解明に必須である。タンパク間相互作用をin vitro系で調べるために、サブユニットタンパクにヒスチジン残基を導入し、Ni-NTA樹脂に吸着させる。次にパートナータンパクをこのカラムにかけ、その相互作用を調べた。その結果MexBはMexAと、またOprMとも相互作用すること、MexAはMexBと、またOprMとも相互作用することがわかった。また三種類のタンパクが同時に存在すると、タンパク間相互作用は強くなり、しっかりとした構造になることが示された。この結果、MexBは外膜にあるOprMと直接相互作用し、内膜と外膜をまたぐ構造体を形成していること、MexAはMexBとOprMの二つのタンパクに同時に結合して複合体を安定化することが明らかとなった。

Research Products

• [Publications] Saito: "Mutations affecting DNA-binding activity of the MexR represser of mexR-mexA-mexB-oprM operon expression"J.Bacteriol.. 185・20. 6195-6198 (2003)
• [Publications] Narita: "Linkage of the efflux-pump expression level with substrate extrusion rate in the MexAB-OprM efflux pump of Pseudomonas aeruginosa"Biochem.Biophys.Res.Commun.. 308. 922-926 (2003)