2024 Fiscal Year Annual Research Report
Identification of target molecules based on self-resistance gene-directed genome mining
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22K06665
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| Research Institution | University of Shizuoka |
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Principal Investigator |
佐藤 道大 静岡県立大学, 薬学部, 准教授 (10629695)
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2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 天然物生合成 / ゲノムマイニング / 標的分子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
抗生物質生産菌が有する自己耐性機構の一つは、標的タンパク質と機能的に等価な自己耐性酵素(SRE)を保有することである。SRE は標的となるハウスキーピング酵素と配列的に非常に類似しているが、活性を維持しながらも天然物による阻害に対して酵素を非感受性にする変異を含んでいる。このSREの配列は、標的となるハウスキーピング酵素と類似しているため、バイオインフォマティクス解析によってSREの機能を容易に予測することが可能である。この標的タンパク質指向型ゲノムマイニングを行い、新しい天然物の獲得を本研究の目的としている。また、それに加えて、標的タンパク質とSREの関係、耐性獲得昨日の分子機構を明らかにすることも並行して行っている。2023年度は、免疫抑制活性を有するFR901483の生合成遺伝子クラスターに存在するFrzKというSREの耐性機構について研究を進めた。FrzKはホスホリボシルアミド転移酵素(PPAT)のホモログである。PPATはプリン塩基のde novo合成の初発段階を担う酵素であり、原核真核問わずあらゆる生物種に保存されている酵素である。FR901483がPPATに対してどのように阻害を示すのかを明らかにするために、化合物との共結晶構造を解析することとした。大腸菌由来PPATをFR901483存在下結晶化し、得られたタンパク質結晶をX線結晶構造解析に供した。その結果、化合物はPPATの本来の基質であるホスホリボシル二リン酸の結合部位に存在していることが明らかとなった。また、結合に関与するアミノ酸残基は、多くの生物のPPATで保存されていたが、FrzKにおいては異なるアミノ酸残基となっていた。さらにFrzKのアミノ酸残基に変異を導入することで、FR901483によって阻害されることが明らかとなった。
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