2016 Fiscal Year Research-status Report
Drug design based on a novel crystal structure of cytochrome bd oxidase in the respiratory chain.
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16K07299
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| Research Institution | Kyushu Institute of Technology |
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Principal Investigator |
坂本 順司 九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 教授 (80175364)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | シトクロム / 呼吸鎖 / アミノ酸生産菌 / 好熱性細菌 / グラム陽性菌 / 生体エネルギー変換 / 電子伝達系 / コリネバクテリウム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
「研究計画・方法」のうちAでは、グラム陽性好熱菌由来のシトクロムbd型酸化酵素分子について、３つのヘムに対する計５つの配位子、２つのプロトンチャネル候補（H+イオンが通ると考えられる通路の一連のアミノ酸残基群、酸素分子O2が通る候補トンネルの周囲にあるアミノ酸残基などを、我々の新規立体構造の中で推定し、それらを置換するためのPCRプライマーを順次設計し、最初の数対について実験を開始した。Bでは、グラム陽性アミノ酸生産菌由来のシトクロムbd型酸化酵素を精製し、結晶構造解析が専門のドイツの研究協力者に送付した。酵素分子単独と、基質メナキノールおよび各種阻害剤などとの共結晶で条件探索をしているが、そのうち１つの化合物について有力な条件が見つかった。Cでは、好熱菌bd型酵素の結晶構造に基づいて、情報工学的in silicoドッキングシミュレーション手法を適用した結果、数十万の化合物から数十の候補に絞る段階まで達した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
「9. 研究実績の概要」で書いた３項目の方針のうちAについては、当初の期待よりやや進展が遅い。実験担当者の交代で、手技に上達するのを手間取っていることなどによる。とはいえ、もともと３年計画の１年目は準備段階なので、想定の範囲内である。Bでは、結晶化に適する条件を見出すタイミングとしては、当初見込みより進展が早い。とはいえこちらも構造のモデリングに至っているわけではないので、予断は許さない。Cは、研究協力者の計算機システムの空き時間を一部借用しているレベルであり、当該補助金の予算内で独自のシステムを占有できるほどの規模ではない条件を考えると、ほどほどの進展度と見られる。
一方、「申請書」にも予告的に記載した結晶構造解析結果の論文が、本研究期間１年目にScience誌で出版されたことによる影響は大きく、国内外から共同研究の提案や示唆が寄せられており、密接に関連しながらも「申請書」段階では明確に書かなかった研究内容が今後進展する期待も高まってきた。
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| Strategy for Future Research Activity |
上述３項目のうちAについては、 実験担当者の熟練を期して、変異体作成を加速したい。Bについては、精製酵素標品を研究協力者にさらに提供し、順当な進展を図るとともに、これと密接に関連して、フランスから新たに電気化学的測定の専門家を研究協力者として得たので、その方面にも拡張したい。Cの新規抗菌薬探索については、上述のコンピュータシミュレーションの手法を進展させるとともに、大阪とオランダの研究者からそれぞれ別個に申し出のあったウェット実験の共同の提案や示唆も検討し進めたい。
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| Causes of Carryover |
ごく少額のため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
ごく少額のため、次年度分と合わせて使用する。
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[Presentation] The Cytochrome bd Oxidases Possess a Unique Protein Structure and an Unexpected Heme Group Arrangement.2016
Author(s)
Schara Safarian, Chitra Rajendran, Hannelore Muller, Julia Preu, Julian D. Langer, Sergey Ovchinnikov, Taichiro Hirose, Tomoichirou, Kusumoto, Junshi Sakamoto, Hartmut Michel
Organizer
19th Eropean Bioenergetics Conference
Place of Presentation
Riva del Garda, Italy
Year and Date
2016-07-02 – 2016-07-07
Int'l Joint Research
