2020 Fiscal Year Research-status Report
メタロβ-ラクタマーゼの未知酵素活性の検証と新規アプローチによる阻害剤探索
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19K07566
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| Research Institution | Nigata University of Phermacy and Applied Life Sciences |
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Principal Investigator |
井深 章子 新潟薬科大学, 応用生命科学部, 教授 (60301420)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
梨本 正之 新潟薬科大学, 健康・自立総合研究機構, 教授 (30228069)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | MBLスーパーファミリー / β-ラクタマーゼ / ホモセリンラクトナーゼ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
医療現場で単離されるβ-ラクタム系薬耐性菌の多くは、薬剤分解酵素β-ラクタマーゼを生産することにより耐性を獲得する。酵素β-ラクタマーゼにはセリンを活性中心とするセリンβ-ラクタマーゼと金属酵素であるメタロ-β-ラクタマーゼ（Metallo-β-lactamase, MBL）があるが、近年、院内感染等で特に拡散が著しいのはMBL生産菌である。MBLは広範囲のβ-ラクタム剤に対して加水分解活性を有し、他のβ-ラクタマーゼに分解されにくいカルバペネム系薬をも分解する。また、臨床で使用可能な阻害剤が存在しないことも問題となっている。本研究ではMBLの新規阻害剤の探索を見据え、MBLの酵素機能の解析を行っている。本年度は、MBLの1つであるIMP-1の新規酵素活性を探索するとともに、その金属結合の解析を行なった。また、MBLに構造が類似した酵素ラクトナーゼの解析を試みた。
前年度までの研究で、IMP-1はRNase活性を有することが明らかになった。 本年度は、IMP-1の金属結合数および添加金属の影響を正確に解析するため、今まで大腸菌の菌体内で生産していたIMP-1をペリプラズムに分泌する発現系を構築した。現在、この系で発現・精製した酵素の解析を進めている。
また、MBLと共通の立体構造を持つMBL類似酵素の1つであるラクトナーゼの発現系構築・精製を行い、本酵素のβ-ラクタマーゼ活性を解析したが、現時点では活性は確認できていない。IMP-1におけるMBL類似酵素活性（ホモセリンラクトナーゼ活性、パラオキソナーゼ活性）の測定も試みたが、こちらも現時点では活性が確認できていない。今後は、これらの活性測定をより詳細に行うと同時に、MBLおよびMBL類似酵素のより詳細な活性部位の比較を行うことにより、基質特異性の違いの原因となる領域の特定を試みる予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
感染症拡大による所属機関の入構制限・他機関での実験中止により、全体的に計画がやや遅れている。IMP-1の未知酵素活性の探索については、MBL類似酵素の基質（ホモセリンラクトナーゼの基質であるN-ブチリル-L-ホモセリンラクトン、パラオキソナーゼの基質であるパラオキソンエチル）を用いた活性測定および阻害効果の検証を行なったが、現時点では活性・阻害効果は確認できていない。現時点では予備実験のレベルであることから、更なる検討が必要である。初年度に明らかにした核酸添加によるIMP-1活性化についても、詳細な条件検討が今後の課題として残されている状態である。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き、MBLとMBL類似酵素の一次配列および立体構造の徹底的な比較を行いつつ、MBLとMBL類似酵素における基質認識機構を解明の解明を進める。現在研究対象としているサブクラスB1のMBLに加え、サブクラスB2およびB3の複数の酵素を新規に研究対象に加え、さらなる未知酵素活性の探索を進めることを計画している。1年目に核酸によるIMP-1活性化についても、異なる核酸を用い、詳細な結合解析を行う予定である。
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| Causes of Carryover |
研究計画がやや遅れたのに伴い、研究分担者が翌年度に繰り越したため次年度使用額が生じた。次年度に必要な試薬等を購入する予定である。
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