ライシジン合成酵素を標的とした抗生物質の開発

2004 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16017229
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 鈴木 勉 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (20292782)
• Keywords: tRNA / RNA修飾酵素 / ライシジン / 抗生物質 / MALDI-TOF

Research Abstract

申請者は、tRNA修飾酵素の研究から、抗生物質のターゲットとして最もふさわしい酵素を発見した。ライシジン(Lysidine ; L)は側鎖にリジンを持ったシチジンの誘導体であり、バクテリアのAUAコドンを解読するイソロイシンtRNAに特異的に存在する。Lはアンチコドン1字目に存在し、tRNAが転写後にCからLへ修飾されることで、遺伝暗号解読能がAUGからAUAへと変化すると同時に、アミノ酸受容能がメチオニンからイソロイシンへとスイッチすることが知られている。したがって、AUAコドンの翻訳にはLの修飾が不可欠であり、Lを合成する修飾酵素遺伝子も必須遺伝子である。我々は3年程前から、機能未知遺伝子群の中から網羅的にRNA修飾遺伝子を同定するプロジェクト(リボヌクレオーム解析)を開始し、ライシジン合成酵素遺伝子(tRNA^<Ile> lysidine synthetase=tilS)を同定することに成功した[Mol Cell,12,689-698.(2003)]。この遺伝子は必須遺伝子であり、全てのバクテリアに共通に存在する。またヒトを含め動物には存在しないことが知られている。したがってこの遺伝子あるいは酵素を阻害する薬剤は、原理的に最も副作用の少ない抗生物質であると考えられる。本プロジェクトでは、試験管内ライシジン合成反応を用い、ライシジン生合成の分子メカニズムの解明と、阻害剤をスクリーニングすることによって、抗生物質のリード化合物を得ることを目的としている。ライシジン合成酵素に対する阻害剤をスクリーニングするためには、試験管内ライシジン合成反応を簡便にかつハイスループットで解析する系を構築する必要がある。今年度は、MALDI-TOF質量分析計を用いた試験管内ライシジン合成反応系を構築した。ハイスループットスクリーニングに対応するため、反応系の微量化と測定条件の最適化を図り、現時点で0.1pmolの基質tRNAを用いたスクリーニング系を構築した。実際に、ATPのアナログであるATP[α-S]を阻害剤として用いることで、本スクリーニング系でライシジン合成の反応阻害を観測することに成功した。現在、ライシジン合成反応の阻害効果のあるリジン誘導体の探索を開始した。

Research Products

• [Journal Article] Mitochondria-specitic RNA-modifying enzymes responsible for the biosynthesis of the wobble base in mitochondrial tRNAs : Implications for the molecular pathogenesis of human mitochondrial diseases. (2005)
  • Author(s): Umeda, N., Suzuki, T., Yukawa, M., Ohya, Y., Shindo, H., Watanabe, K., Suzuki T^*
  • Journal Title: J.Biol.Chem 280 Pages: 1613-1624
• [Journal Article] Molecular mechanism of a human mitochondrial disease caused by a tRNA wobble modification deficiency (2005)
  • Author(s): Kirino, Y., Suzuki, T.
  • Journal Title: RNA biology (In press)
• [Journal Article] Biosynthesis and function of tRNA wobble modifications (2005)
  • Author(s): Suzuki, T.
  • Journal Title: Topics in Current Genetics (Springer-verlag) (In press)
• [Journal Article] Codon-specific translational defect caused by a wobble modification deficiency in mutant tRNA from a human mitochondrial disease (2004)
  • Author(s): Kirino, Y., Yasukawa, T., Ohta, S., Akira, S., Ishihara, K., Watanabe, K., Suzuki, T.^*
  • Journal Title: Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 101 Pages: 15070-15075
• [Journal Article] Substrate tRNA recognition mechanism of tRNA (m7G46) methyltransferase from Aquifex aeolicus (2004)
  • Author(s): Okamoto, H., Watanabe, K., Ikeuchi, Y., Suzuki, T., Endo, Y., Hori, H.
  • Journal Title: J.Biol.Chem 279 Pages: 49151-49159
• [Journal Article] Glimpses of transitions from the RNA world to the RNP world in protein compensation for RNA deficit in animal mitochondrial translation systems. (2004)
  • Author(s): Suzuki, T., Ohtsuki, T., Watanabe, K.
  • Journal Title: Endocytobiosis Cell Res 15 Pages: 110-122
• [Book] 医学のあゆみ (2004)
  • Author(s): 鈴木 勉
  • Total Pages: 7
  • Publisher: 医歯薬出版
• [Patent(Industrial Property Rights)] 生体高分子の解析方法 (2004)
  • Inventor(s): 鈴木 勉, 坂口裕理子
  • Industrial Property Rights Holder: 東京大学
  • Industrial Property Number: 特願 2004-339033
  • Filing Date: 2004-11-24