2023 Fiscal Year Research-status Report
Structural enzymological study for the optimization of the combinations of beta-lactam and beta-lactamase inhibitor
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23K06267
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| Research Institution | Fujita Health University |
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Principal Investigator |
河合 聡人 藤田医科大学, 医学部, 講師 (20435150)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Keywords | 抗菌薬耐性 / β-ラクタマーゼ / 酵素速度論解析 / 分子動力学計算 / X線結晶構造解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
薬剤耐性病原性細菌による感染症治療において、β-ラクタム薬とβ-ラクタマーゼ阻害薬の合剤（BL/BLI合剤）はその治療成績を格段に向上させた。しかし、BL/BLI合剤にも耐性を示す細菌は存在し、変異型β-ラクタマーゼの関与が散見される。申請者は、β-ラクタム薬とβ-ラクタマーゼ阻害薬の両者を基質とするβ-ラクタマーゼに対し、分解性や阻害強度など基質としての性質が似ている薬同士を組み合わせれば、耐性細菌の発生率を抑制できるのではないか？と考えた。この仮説の検証のため、まずはCeftazidime/Avibactam合剤の耐性に関与する変異型クラスC β-ラクタマーゼについて、各種抗菌薬に対する酵素学的、分子動力学計算を含む構造生物学的な解析により薬剤耐性機序を4次元の原子レベルで解明する。
本年度はプラスミド性クラスC β-ラクタマーゼCMY-2の4アミノ酸変異体（A114E、Q120K、V211S、N346Y）のCMY-185の酵素速度論解析、分子動力学計算を主に研究を進めた。結果、N346YによりAvibactamの結合を阻害し、A114EとQ120KがN346YのAvibactam結合阻害活性を増強することが明らかになった。また、V211SはCeftazidime分解におけるkcat値を向上させ分解効率を向上させることがわかった。また、X線結晶構造解析で解明していたY346残基の構造変化に加えて、分子動力学計算の結果によりY346以外の置換されたアミノ酸はそれぞれ水素結合または塩橋の分子内相互作用を新たに形成することで酵素表現型を示すことが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
CMY-185の分子メカニズムを原子レベルで解明することができ、論文として発表することまでできたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
別途進めている他のβ-ラクタマーゼに関して、CMY-185と同様にX線結晶構造解析、酵素速度論解析、分子動力学計算を進める。
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| Causes of Carryover |
昨今の急激な円安で分子動力学計算が可能なワークステーション購入の再検討を行ったため。円安で抗菌薬など消耗試薬の価格が上がっているため余剰分はこの購入費用として使用する予定である。
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