細菌細胞膜上のフェロモン受容体と輸送体の立体構造解析、構造に基づく新規抗菌薬設計

2008 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16087203
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 永田 宏次 The University of Tokyo, 大学院・農学生命科学研究科, 准教授 (30280788)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中山 二郎 九州大学, 大学院・農学研究院, 准教授 (40217930)
• Keywords: quorum sensing / Enterococcus faecalis / histidine kinase / peptide pheromone / membrane protein / signal transduction / response regulator / two component system

Research Abstract

フェロモン受容体膜タンパク質FsrC単独およびFsrC-GBAP複合体の結晶化条件の最適化を進めた。DDMミセル存在下でのFsrCのゲルろ過分析では、活性型と予想される2量体FsrCのピークよりも、排除体積に溶出されたFsrC会合体のピークの方が数倍程度大きかった。界面活性剤の検討を行い、0.05%N, N-dimethyldodecylamine N-oxide(LDAO)を含む緩衝液中で、単量体または2量体のFsrCのピーク強度が最高となり、排除体積に溶出されるFsrC会合体のピークが低く抑えられた。このLDAOミセル中でのFsrC単独およびFsrC-GBAP複合体の結晶化条件を探索し、主にPEGを沈澱剤とする複数の条件で結晶が得られた。
一方、ペプチドフェロモンGBAPのFsrC結合部位を特定するため、種々のGBAPアナログを合成し、GBAPの構造機能相関研究を行った。GBAPのAIaスキャンニング変異から、環の全領域がGBAPアゴニスト活性に関与するが、N末端の突出領域の側鎖はアゴニスト活性に関与しないこと、環領域内のPhe7とTrp10が受容体結合と活性化に大きく寄与していることが示された。NMR分光法によるGBAPの立体構造解析から、GBAPの環領域(残基番号3-11)がヘアピン構造をとり、コンパクトに折り畳まれていることが明らかになった。Trp10の側鎖はコア構造に一部埋もれており、環領域のコンパクトな構造の安定化に寄与することが示された。一方Phe7の側鎖はコア構造から溶媒に向かって突き出しており、受容体認識に直接関与すると考えられた。

Research Products

• [Journal Article] Structure-activity relationship of gelatinase biosynthesis-activating pheromone of Enterococcus faecalis (2009)
  • Author(s): Nishiguchi, K., Nagata, K. Tanokura, M. , Sonomoto, K. and Nakayama. J.
  • Journal Title: J. Bacteriol. 191 Pages: 641-650
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Crystal structure of calcium-bound human SI00A13 at pH 7.5 at 1.8-A resolution (2008)
  • Author(s): Imai, F. L., Nagata, K., Yo nezawa, N., Nakano, M. and Tanokura, M.
  • Journal Title: Acta Crystallogr F64 Pages: 70-76
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A unique catalytic triad revealed by the crystal structure of APE0912 , a short-chain dehydrogenase/reductase family protein from Aeropyrum pernix Kl (2008)
  • Author(s): Yamamura, A., Ichimura, T., Mimoto, F., Ohtsuka, J., Miyazono, K. , Okai, M., Kamo, M., Lee, W .-C., Nagata, K. and Tanokura, M.
  • Journal Title: Proteins 70 Pages: 1640-1645
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Crystal structure of the proline iminopeptidase-related protein TTHA1 809 from Thermus thermophilus HB8 (2008)
  • Author(s): Okai, M., Miyauchi, Y. , Lee, W. C., Yumoto, F., Nagata, K. and Tanokura, M.
  • Journal Title: Proteins 70 Pages: 1646-1649
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Spectroscopic and ITC study of the conformational change upon Ca"-bin ding in TnC C-lobe and TnI peptide complex from Akazara scallop striated muscle (2008)
  • Author(s): Yumoto, F., Tanaka, H., Nagata, K., Miyauchi, Y., Miyakawa, T. Ojima, T. and Tanokura, M.
  • Journal Title: Biocbem. Biophys. Res. Commun. 369 Pages: 109-114
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synergistic activation of Arabidopsis NADPH oxidase AtrbohD by Ca^<2+> and phosphorylation (2008)
  • Author(s): Ogasawara, Y., Kaya, H., Hiraoka, G., Yumoto, F., Kimura, S., Kadota, Y. , Hishinuma, H., Senzaki, E., Yamagoe, S., Nagata, K Nara, M., Suzuki, K. , Tanokura, M. and Kuchitsu, K.
  • Journal Title: J. Biol. Chem. 283 Pages: 8885-8892
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Crystal structure of TTHA1429, a novel metallo-O-lactamase superfamily Protein from Thermus thermophilus HB8 (2008)
  • Author(s): Yamamura, A. , Ohtsuka, J., Kubota, K., Agari, Y., Ebihara, A., Nakagawa, N. Nagata, K. and T anokura. M.
  • Journal Title: Proteins 73 Pages: 1053-1057
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 腸球菌のクオーラムセンシングを制御する環状ペプチドフェロモン(GBAP)の構造および機能解析 (2009)
  • Author(s): 西口賢三、永田宏次、佐藤まみ、田之倉優、園元謙二、中山二郎
  • Organizer: 日本農芸化学会2009年度大会
  • Place of Presentation: マリンメッセ福岡(福岡県)
  • Year and Date: 2009-03-29
• [Presentation] グラム陽性菌のクオラムセンシング阻害剤の開発と展望 (2009)
  • Author(s): 中山二郎、西口賢三、永田宏次、田中笑美、上村結美、吉村憲人、五十嵐康弘、園元謙二
  • Organizer: 日本農芸化学会2009年度大会
  • Place of Presentation: マリンメッセ福岡(福岡県)
  • Year and Date: 2009-03-28
• [Presentation] 腸球菌のクォルモンGBAPと受容体FsrCの相互作用解析 (2008)
  • Author(s): 永田宏次、西口賢三、亀田泰広、山村昭裕、中山二郎、園元謙二、田之倉優
  • Organizer: 文部科学省特定領域研究「生体超分子構造」第5回公開シンポジウム
  • Place of Presentation: つくば国際会議場(茨城県)
  • Year and Date: 2008-12-18
• [Presentation] Structure-Activity Relationship of Gelatinase Biosynthesis-Activating Pheromone from the Gram Positive Bacterium Enterococcus faecalis (2008)
  • Author(s): Koji Nagata, Kenzo Nishiguchi, Masaru Tanokura, Kenji Sonomoto and Jiro Nakayama
  • Organizer: 第45回ペプチド討論会
  • Place of Presentation: タワーホール船堀(東京都)
  • Year and Date: 2008-10-30