2014 Fiscal Year Annual Research Report
異常アミノ酸形成酵素の構造解析、機能改変、ペプチド工学への応用
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26292040
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
園元 謙二 九州大学, 農学研究院, 教授 (10154717)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
神田 大輔 九州大学, 生体防御医学研究所, 教授 (80186618)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ランチビオティック / nukacin ISK-1 / 作用機作 / 標的分子 / 細胞壁前駆体リピドII / リピドII複合体 / 安定同位体標識 / 核磁気共鳴（NMR）解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
nukacin ISK-1の高次構造とその標的分子の一つである細胞壁前駆体リピドIIとの相互作用を、核磁気共鳴（NMR）を用いて解析した。今までに、乳酸菌を用いてnukacin ISK-1の15N安定同位体標識体の調製を行い、良好なNMRスペクトルを得ている。3D-TOCSY-HSQCおよび3D-NOESY-HSQCの測定を行い、[1H、15N]HSQCスペクトルのクロスピークの帰属を終了した。2D-NOESYおよび2D-ROESYの測定結果から、nukacin ISK-1は水溶液中では一定の立体構造をもっていないこと、および2セットのクロスピークが観測され、しかもその間に交換ピークが観測されたことから、2つのコンホメーションがミリ秒オーダーの速度で交換していると考えられる。これにDPC（界面活性剤ドデシルホスホコリン、重水素化標識体）を加える滴定実験から、nukacin ISK-1はDPCとCMC以上の濃度で相互作用することがわかった。nukacin ISK-1はリピドII と結合することで細胞壁合成を阻害する事実（J. Am. Chem. Soc., 2012）を考慮して、DPCに続いてリピドIIを添加する滴定実験を行ったが、それ以上の化学シフトの変化は起こらなかった。nukacin ISK-1には，生体膜と相互作用することで、DPCとリピドIIの共通構造であるリン酸基を認識するような特異的なポケットが形成されると予想しているが、過剰量のDPC存在下では、リピドIIの結合が抑制されている可能性がある。
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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
計画書の作成段階で、予想される問題点を明確にしていたことと、数値目標を定め多方面からの検討を柔軟に行ったことが順調に進展する結果となった。また、研究代表者と分担者が互いの専門領域で柔軟に対処したことも大きな要因と言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
nukacin ISK-1には，生体膜と相互作用することで、DPCとリピドIIの共通構造であるリン酸基を認識するような特異的なポケットが形成されると予想しているが、過剰量のDPC存在下では、リピドIIの結合が抑制されている可能性がある。そこで、今後はリン酸基を含まない界面活性剤（例えばオクチルグルコース、重水素標識体）をDPCの代わりに使う実験を計画している。特異的ポケットの立体構造をNMRを用いて決定することにより、将来的にnukacin ISK-1の機能を模倣する低分子化合物の設計に役立つと期待される。また、MSPタンパク質を用いて脂質２重膜を模倣したナノディスクを調製する系を立ち上げた。ナノディスクにnukacin ISK-1を埋め込んでNMR測定を行う。さらに、ナノディスクにnukacin ISK-1とリピドII を同時に埋め込むことで、相互作用を調べる。
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| Causes of Carryover |
核磁気共鳴（NMR）解析に必要なnukacin ISK-1の精製物や細胞壁前駆体リピドIIの合成物の収率が向上したため、必要な試薬類の購入費が格段に下がったため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度分として請求した研究費は本研究課題の次年度研究計画で必要な抗菌ペプチド調製に使用する。
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[Presentation] Unraveling the blueprint of the molecular mode of action of nukacin ISK-1, a type-A(II) lantibiotic2014
Author(s)
Abdullah-Al-Mahin, Urmi Roy, Daisuke Fujinami, Mohammad Riazul Islam, Sabrina Momin, Jun-ichi Nagao, Hiroshi Iida, Takeshi Zendo, Jiro Nakayama, Daisuke Kohda and Kenji Sonomoto
Organizer
4th International Symposium on Antimicrobial Peptides
Place of Presentation
Lorient（フランス共和国）
Year and Date
2014-06-04 – 2014-06-06
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