ストレプトコッカスのバイオフィルム形成阻害剤開発に向けた研究

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19K10082
• Research Institution: Osaka Medical and Pharmaceutical University
• Principal Investigator: 矢野 貴人 大阪医科薬科大学, 医学部, 教授 (40239827)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 福井 健二 大阪医科薬科大学, 医学部, 助教 (00466038) ; 石井 誠志 大阪医科薬科大学, 医学部, 講師 (10247851)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: ストレプトコッカス / バイオフィルム / 口腔内細菌

Outline of Annual Research Achievements

ストレプトコッカス属細菌は口腔内の常在菌であるが、血中に侵入すると人工弁・弁膜症患者において感染性心内膜炎を引き起こす。これはバイオフィルムによる慢性・難治性感染症の典型例であり、抗生物質による治療は不可能で外科的な弁置換術が必要となる。
ストレプトコッカス属細菌においてバイオフィルム形成の開始シグナルの産生と細胞外への輸送に関与するタンパク質がComAである。研究代表者らはComAの各ドメインの機能・構造の解析を行い、それらの知見をもとに、シグナル産生とバイオフィルム形成を阻害する化合物を開発することに成功している。
ComAの構造・機能相関に関してタンパク質科学の観点から最も興味深い点は、ペプチダーゼドメイン（PEP）によるシグナル前駆体ペプチドの切断、ヌクレオチド結合ドメイン（NBD）によるATP加水分解、膜貫通ドメイン（TMD）の構造変化に伴うシグナルペプチドの細胞外への輸送という3つの過程が共役しているということである。その共役メカニズムの解明には、これまでのドメインごとの解析ではなく、全長タンパク質を用いた解析が不可欠である。また、より有効なComA阻害剤の探索には、PEPドメイン単独ではなく、全長タンパク質を用いたスクリーニングが必要である。
これまでの年度では、Streptococcus mutansとS. pneumoniae由来の全長ComAタンパク質のin vitro発現系を、コムギ胚芽抽出物による膜タンパク質の無細胞タンパク質合成システムを用いて構築した。そして、in vitro発現系のスケールアップとそこからのタンパク質部分精製系を確立することにも成功した。
今年度は、得られた全長タンパク質のペプチダーゼ活性とATPase活性の共役を、各々の基質と阻害剤を用いて解析した。