治療効果を指標に同定された新規抗菌薬の作用機序解析

• Project/Area Number: 13F03093
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 外国
• Research Field: Environmental pharmacy
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 関水 和久 東京大学, 薬学研究科(研究院), 教授 (90126095)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): PAUDEL Atmika 東京大学, 薬学研究科(研究院), 外国人特別研究員 ; PAUDEL Atmika 東京大学, 大学院薬学系研究科, 外国人特別研究員
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000); Fiscal Year 2014: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2013: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 抗菌薬 / 作用機序解析 / 感染症 / 細菌

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、カイコ細菌感染モデルを利用して同定された抗菌化合物の作用機序について解析している。本年度は、それらのうち、前年度においてRNA合成阻害を行うことが明らかにされた化合物Aについて解析を行った。化合物Aの標的を解析するため、まず化合物Aに対する耐性菌を取得し、その遺伝子変異を次世代シークセンサーで解析した。その結果、2株間で共通する変異が転写因子に見いだされた。また、黄色ブドウ球菌の粗抽出液を調製し、プロモーター依存的な転写活性に対して、本化合物は阻害活性を示した。従って、本化合物は黄色ブドウ球菌の特定の転写因子を標的とすると考えられる。さらに、次世代シークエンサーを用いた網羅的発現量解析により、黄色ブドウ球菌に化合物Aを作用させると、変異株の解析から同定した転写因子に依存する一部の遺伝子の発現量が減少し、本転写因子に依存しない遺伝子発現量が増加した。このことから、本化合物は特定の転写因子のRNA合成を阻害していると考えられる。以上の結果から、新規抗菌化合物Aの標的が示唆され、また、本標的は抗菌薬の創出において有効な標的であると考えられる。なお、研究計画で実施予定であった、本化合物と標的とのドッキングシミュレーションについて試みたが、シミュレーションを実施するための情報が不足していたため、十分に信頼できる結果が得られなかった。
一方、同じくカイコ細菌感染モデルで同定されたライソシンE（旧名：カイコシンE）の、活性促進因子下における殺菌活性の亢進が起こるか否かについて検討した。その結果、ライソシンEが抗菌活性を示さない濃度においても活性促進因子の添加により、殺菌活性が認められるようになった。従って、活性促進因子はライソシンEの抗菌活性発現メカニズムを、低濃度でも発揮させるメカニズムを有していると考えられる。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Lysocin e is a new antibiotic that targets menaquinone in the bacterial membrane (2015)
  • Author(s): Hamamoto H, Urai M, Ishii K, Yasukawa J, Paudel A, Murai M, Kaji T, Kuranaga T, Hamase K, Katsu T, Su J, Adachi T, Uchida R, Tomoda H, Yamada M, Souma M, Kurihara H, Inoue M, Sekimizu K.
  • Journal Title: Nature Chemical Biology Volume: 11 Issue: 2 Pages: 127
  • DOI: 10.1038/nchembio.1710
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Structure-activity relationship study of novel iminothiadiazolo- pyrimidinone antimicrobial agents (2013)
  • Author(s): Paudel A, Kaneko K, Watanabe A, Shigeki M, Motomu K, Hamamoto H, Sekimizu K.
  • Journal Title: J Antibiot (Tokyo). Volume: 66 Issue: 11 Pages: 663
  • DOI: 10.1038/ja.2013.69
  • URL: https://pure.teikyo.jp/en/publications/ffa0d106-23b9-46b8-9df6-7c92a7d7de25
  • Peer Reviewed
• [Presentation] The primary sigma factor of bacterial RNA polymerase is involved in antimicrobial activity of a novel therapeutically effective antimicrobial agent. (2014)
  • Author(s): Paudel Atmika, Hamamoto Hiroshi, Kaneko Keichi, Matsunaga Shigeki, Suzuki Yutaka, Kanai Motomu, Kazuhisa Sekimizu.
  • Organizer: The 3rd International Symposium on Chemical Biology of Natural Products: Target ID and Regulation of Bioactivity
  • Place of Presentation: 千里ライフサイエンスセンター（大阪府豊中市）
  • Year and Date: 2014-10-28 – 2014-10-29
• [Presentation] Host factors enhance the antimicrobial activity of a novel antibiotics kaikosin E, (2014)
  • Author(s): Hiroshi Hamamoto, Su Jie, Atmika Paudel, Kenichi Ishii, Jyunichiro Yasukawa, Kazuhisa Sekimizu
  • Organizer: The 54th Interscience Conference on Antimicrobial Agents and Chemotherapy
  • Place of Presentation: Washington（USA）
  • Year and Date: 2014-09-05 – 2014-09-09
• [Presentation] Novel Therapeutically Effective Antimicrobial Agent Targets Bacterial RNA Polymerase Sigma Factor A (2014)
  • Author(s): Paudel Atmika, Hamamoto Hiroshi, Kaneko Keichi, Matsunaga Shigeki, Suzuki Yutaka, Kanai Motomu, Kazuhisa Sekimizu
  • Organizer: The 54th Interscience Conference on Antimicrobial Agents and Chemotherapy
  • Place of Presentation: Washington（USA）
  • Year and Date: 2014-09-05 – 2014-09-09
• [Presentation] Novel and therapeutically effective antibacterial agent targetting the sigma factor of bacterial RNA polymerase (2014)
  • Author(s): Paudel Atmika, Hamamoto Hiroshi, Sekimizu Kazuhisa
  • Organizer: 東京大学生命科学シンポジウム2014
  • Place of Presentation: 東京大学（東京都文京区）
  • Year and Date: 2014-04-26
• [Presentation] カイコ細菌感染モデルを用いた治療有効な新規抗生物質カイコシンの作用機序解析 (2013)
  • Author(s): 安川淳一朗、浜本洋、Jie Su、Atmika Paudel、浦井誠、石井健一、安達達朗、西田智、関水和久
  • Organizer: 第25回微生物シンポジウム
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
  • Year and Date: 2013-09-06
• [Presentation] Molecular Target analysis of Novel Antibiotics Kaikosins (2013)
  • Author(s): H. HAMAMOTO, J. Su, A. PAU DEL, M. URAI, K. KATAOKA, K. SEKIMIZU
  • Organizer: 53th Interscience Conference on Antimicrobial Agents and Chemotherapy (ICAAC)
  • Place of Presentation: USA (Denver)
• [Presentation] 新規抗視物質カイコシンの作用機序解析 (2013)
  • Author(s): 浜本洋、Su Jie、Atmika Paudel、西田智、関水和久
  • Organizer: 第86回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 静岡県立大学(静岡県静岡市)
• [Presentation] 新規抗生物質カイコシンによる新規細胞膜破壊メカニズム (2013)
  • Author(s): 安川淳一朗、浜本洋、Jie Su、Atmika Paudel、浦井誠、石井健一、安達健朗、西田智、関水和久
  • Organizer: 第35回生体膜と薬物の相互作用シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京大学(東京都文京区)
• [Remarks] 微生物薬品化学教室のホームページ
  • URL: http://www.f.u-tokyo.ac.jp/~bisei/index.html