2021 Fiscal Year Annual Research Report
Construct of the platform for developing antibiotics targeting Vibrio cholera NADH-ubiquinone oxidoreductase
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21H02130
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
三芳 秀人 京都大学, 農学研究科, 教授 (20190829)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岸川 淳一 大阪大学, 蛋白質研究所, 助教 (80599241)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | コレラ菌呼吸鎖酵素 / NADH脱水素酵素 / ユビキノン / 抗菌剤 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
コレラ菌NQRの精密構造を明らかにするために、大腸菌に発現させたNQRを精製し、cryo-EM（Titan-Krios）による単粒子解析を実施した。その結果、阻害剤が結合していない酸化型NQRの構造を3.1オングストローム分解能でモデル化することに成功した。また、コレラ菌NQRの特異的阻害剤であるコロルミシンおよびオーラシンD-42がNqrBサブユニットに結合した状態の構造を2.7オングストローム分解能でモデル化することにも成功した。
cryo-EMで明らかにしたNQRの構造はX-線結晶構造と極めてよく似ていたが、X-線結晶構造では解けていなかった多くの部分構造（例えば、膜貫通ヘリクスを結ぶループ6箇所）を全てモデル化できた。X-線結晶構造で鉄原子と帰属されたいたcofactorは、そのdensity mapの形状から2Fe-2Sクラスターであることがわかった。また、X-線結晶構造で帰属したリボフラビンの位置は間違っており、NqrBサブユニットの中央部分に位置することを明らかにした。重要なことに、阻害剤が結合するNqrBサブユニットのN-末端領域は阻害剤が存在しない時にはランダムな構造を取ってdensity mapが認められないが、阻害剤が結合するとその構造が安定化されモデル化できることがわかった。
現在、上記の研究成果をまとめ、論文投稿の準備を進めている。
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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
cryo-EMによるNQRの構造解析が当初の予想以上に進展した。特に2種類の阻害剤結合型の構造がモデル化できたことは、抗菌剤の分子設計戦略の基盤を構築するためには重要な成果であり、本研究課題全般の大きな推進力になるものと期待できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
NQRの反応機構を完全に理解するためには、今回の酸化型構造だけでは不十分であるため、今後は還元型NQRの構造解析に取り組む。また、ユビキノンが結合した状態の構造解析にも取り組み、ユビキノンの結合部位を確定することを計画している。
NqrBサブユニットに対するピンポイント化学修飾の方法論の確立、およびin vivoでの抗菌活性の大幅な向上を志向したコロルミシンの構造展開も着実に進める。
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Research Products
(3 results)
