2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of a novel sterilization method of Pseudomonas aeruginosa by artificial heme acquisition proteins that inhibit its heme acquisition
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18H02084
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
荘司 長三 名古屋大学, 理学研究科, 准教授 (90379587)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ヘム獲得蛋白質 / 緑膿菌 / ポルフィリン / フタロシアニンシアニン / 殺菌 / 増感剤 / 多剤耐性菌 / 結晶構造解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
緑膿菌は、日和見感染を引き起こすグラム陰性菌で、強い薬剤抵抗性を持ち、多剤耐性化しやすく、院内感染の主要な原因菌となっている。緑膿菌が鉄欠乏状態で分泌するヘム獲得蛋白質(HasA)が、ヘムとは構造が大きく異なる鉄サロフェン、鉄フタロシアニン、鉄ジフェニルポルフィリンとその誘導体などの様々な金属錯体を捕捉できることを結晶構造解析と各種分光測定、分子量測定により明らかにしてきた。鉄ジフェニルポルフィリンを捕捉したHasAは、緑膿菌の増殖阻害効果が低いのに対して、鉄ジアザジフェニルポルフィリンを捕捉したHasAは、緑膿菌の増殖を鉄フタロシアニン捕捉HasAと同程度に阻害することを明らかにした。結晶構造解析により、HasAの全体構造は、取り込んだ金属錯体によらずほぼ同じ構造であることから、HasAから受容体であるHasRへと金属錯体が受け渡され緑膿菌内部でヘムの獲得を阻害している可能性が高いことを明らかにした。ガリウムフタロシアニンを取り込ませたHasAを光増感剤として用いることにより、99.99％の緑膿菌を光殺菌できることにも成功し、多剤耐性菌であっても同様に短時間の光照射によって殺菌できることを見い出した。HasAは、鉄ジアザジフェニルポルフィリンや鉄フタロシアニンだけでなく、非常に嵩高い4つのフェニル基を有するポルフィセンも捕捉可能であることも明らかにしている。ポルフィセンを捕捉したHasAについても結晶構造解析に成功し、四つのフェニル基が蛋白質の外側に向いて配置されることを確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
光照射殺菌については、多剤耐性緑膿菌も短時間の光照射によって殺菌可能であることを確認した。金属錯体とヘム獲得蛋白質の複合化に関しては、鉄ジフェニルポルフィリンと緑膿菌HasAの複合化に成功するとともに、鉄テトラフェニルポルフィリンや鉄テトラフェニルポルフィセンなどのさらに嵩高い置換基を有する金属錯体もHasAと複合体を形成できることを結晶構造解析により明らかにした。さらに、緑膿菌由来HasA以外のHasAがより安定な複合体を形成可能であることも明らかにしつつある。本来の研究計画で提案した緑膿菌由来のHasAの利用にとどまらず、他の菌体由来のHasAであっても合成ポルフィリンとその類縁体を捕捉可能であることを見い出すなど、当初の計画以上に研究が進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
HasAと複合化可能な合成金属錯体に関しては，ジフェニルポルフィリンも安定に取り込まれることを明らかにするとともに、ポルフィリンの中でも最も合成が容易な，テトラフェニルポルフィリンとその誘導体がHasAに安定に結合できることを明らかにした．テトラフェニルポルフィリンやその誘導体および修飾体は，合成法が確立されているものが多く，修飾ヘムやその誘導体に比べて合成できるポルフィリンの構造的自由度は高い。今後は、テトラフェニルポルフィリン誘導体を中心にHasAとの複合化を検討するとともに、光照射殺菌への利用を試みる。また、緑膿菌のHasRとHasA複合体の結晶化条件の最適化を進め，蛋白質結晶構造解析が可能なレベルの結晶を作製する。
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Research Products
(16 results)
