Crystallographic study of multidrug efflux proteins coupled with outer membrane channel TolC

• Project/Area Number: 24370045
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Partial Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Structural biochemistry
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: NAKASHIMA RYOSUKE 大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (20379100)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥18,460,000 (Direct Cost: ¥14,200,000、Indirect Cost: ¥4,260,000); Fiscal Year 2014: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2013: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2012: ¥9,750,000 (Direct Cost: ¥7,500,000、Indirect Cost: ¥2,250,000)
• Keywords: 異物排出トランスポーター / 立体構造 / 多剤耐性 / 蛋白質 / 細菌 / 抗生物質 / 感染症

Outline of Final Research Achievements

Xenobiotic extruding pumps have recently been known to be widely distributed in living organisms from mammalian to bacteria as a host-defense mechanism in cellular level. These pumps confer multidrug resistance for cancer cells and pathogenic bacteria. We had reported the first inhibitor-bound structures of MexB which couples with TolC type outer membrane channel. Additionally, we succeeded in solving the crystal structure of new substrate binding MexB. These are result to lead to transporter-oriented structure based drug development.

Research Products

• [Journal Article] Structural basis of RND-type multidrug exporters (2015)
  • Author(s): Akihito Yamaguchi, Ryosuke Nakashima, Keisuke Sakurai
  • Journal Title: Frontiers in Microbiology Volume: 6
  • DOI: 10.3389/fmicb.2015.00327
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 多剤耐性菌感染症の原因となる多剤排出タンパク質の阻害剤結合構造を決定 (2013)
  • Author(s): 山口明人、中島良介、櫻井啓介
  • Journal Title: 実験医学 Volume: 31 Pages: 2272-2276
• [Journal Article] Structural basis for the inhibition of bacterial multidrug exporters (2013)
  • Author(s): Ryosuke Nakashima, Keisuke Sakurai, Seiii Yamasaki, Katsuhiko Hayashi, Chikahiro Nagata, Kazuki Hoshino, Yoshikuni Onodera, Kunihiko Nishino and Akihito Yamaguchi
  • Journal Title: Nature Volume: 500 Issue: 7460 Pages: 102-106
  • DOI: 10.1038/nature12300
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The crystal structure of multidrug-resistance regulator RamR with multiple drugs (2013)
  • Author(s): Yamasaki S, Nikaido E, Nakashima R, Sakurai K, Fujiwara D, Fujii I, Nishino K
  • Journal Title: Nature Comunications Volume: 4 Issue: 1 Pages: 1-7
  • DOI: 10.1038/ncomms3078
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 異物排出トランスポーターによる多剤認識機構 (2012)
  • Author(s): 中島良介、山口明人
  • Journal Title: 細胞工学 Volume: 31 Pages: 529-534
• [Journal Article] 多剤耐性菌の薬剤排出機構を解明/阻害薬開発に期待 (2012)
  • Author(s): 山口明人、中島良介
  • Journal Title: Medical Tribune Volume: 45 Pages: 50-50
• [Presentation] 異物排出の構造的基盤 (2014)
  • Author(s): 山口明人, 中島良介, 櫻井啓介
  • Organizer: 生体エネルギー研究会 第40回討論会
  • Place of Presentation: 愛媛
  • Year and Date: 2014-12-11 – 2014-12-13
• [Presentation] 多剤排出システム AcrAB-TolC 複合体には何分子の AcrA が必要か? (2014)
  • Author(s): 林克彦, 中島良介, 山﨑聖司, 櫻井啓介, 西野邦彦, 山口明人
  • Organizer: 第36回 生体膜と薬物の相互作用シンポジウム
  • Place of Presentation: 徳島
  • Year and Date: 2014-11-20
• [Presentation] グラム陰性菌多剤排出トランスポーターの阻害剤結合構造 (2014)
  • Author(s): 林克彦, 中島良介, 櫻井啓介, 山﨑聖司, 西野邦彦, 山口明人
  • Organizer: 第12回次世代を担う若手のためのフィジカル・ファーマフォーラム
  • Place of Presentation: 神奈川
  • Year and Date: 2014-07-14 – 2014-07-15
• [Presentation] 大腸菌多剤排出トランスポーターAcrABの機能複合体の構成比 (2014)
  • Author(s): 林 克彦、中島 良介、山崎 聖司、櫻井 啓介、北川 公惠、西野 邦彦、山口 明人
  • Organizer: 第14回 蛋白質科学会年会
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2014-06-25 – 2014-06-27
• [Presentation] RND型異物排出タンパクのユニバーサル阻害剤開発 (2014)
  • Author(s): 櫻井啓介, 中島良介, 山崎聖司, 林克彦, 西野邦彦, 山口明人
  • Organizer: 第9回トランスポーター研究会
  • Place of Presentation: 愛知
  • Year and Date: 2014-06-14 – 2014-06-15
• [Presentation] 多剤排出トランスポーターの阻害剤結合様式と阻害メカニズムの解明 (2014)
  • Author(s): 山﨑聖司、中島良介、櫻井啓介、林克彦、長田親弘、星野一樹、小野寺宜郷、西野邦彦、山口明人
  • Organizer: 第87回日本細菌学会総会
  • Place of Presentation: 東京
• [Presentation] Structural Basis of Bacterial Major Multidrug Efflux Transporter Inhibition (2014)
  • Author(s): Hayashi K, Nakashima R, Sakurai K, Yamasaki S, Nishino K, Yamaguchi A
  • Organizer: The 17th SANKEN International Symposium / The 2nd International Symposium of Nano-Macro Materials, Devices, and System Research Alliance Project
  • Place of Presentation: 大阪
• [Presentation] Structures of the Multidrug Exporter AcrB Reveal a Proximal Multisite Drug-binding Pocket (2014)
  • Author(s): Yamasaki, S., Nishino K, Nakashima R, Sakurai K, Yamaguchi A
  • Organizer: The 17th SANKEN International Symposium / The 2nd International Symposium of Nano-Macro Materials, Devices, and System Research Alliance Project
  • Place of Presentation: 大阪
• [Presentation] サルモネラの薬剤排出ポンプAcrABの転写調節因子RamRのX線結晶構造解析及び機能解析 (2013)
  • Author(s): 山崎優、二階堂英司、中島良介、櫻井啓介、山口明人、西野邦彦
  • Organizer: 第85回 日本生化学大会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2013-12-15
• [Presentation] 異物排出輸送の構造的基盤 (2013)
  • Author(s): 山口明人、中島良介
  • Organizer: 第85回 日本生化学大会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2013-12-15
• [Presentation] RND型多剤排出ポンプ阻害剤開発の基本概念 (2013)
  • Author(s): 林克彦、中島良介、櫻井啓介、山崎聖司、長田親弘、小野寺宜郷、西野邦彦、山口明人
  • Organizer: 日本薬学会第133年会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2013-03-28
• [Presentation] 細菌多剤耐性化に関与する転写制御因子RamRと多剤との共結晶構造解析 (2013)
  • Author(s): 山崎優、二階堂英司、中島良介、櫻井啓介、西野邦彦
  • Organizer: 日本薬学会第133年会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2013-03-28
• [Presentation] The crystal structures of Bacterial multidrug efflux pumps with a specific inhibitor in the common inhibitory narrow pit (2013)
  • Author(s): K. Hayashi, R. Nakashima, K. Sakurai, S. Yamasaki, C. Nagata, K. Hoshino, Y. Onodera, K. Nishino and A. Yamaguchi
  • Organizer: Gordon Research Conference, "Multi-Drug Emux Systems"
  • Place of Presentation: CA, U.S.A.
  • Year and Date: 2013-03-20
• [Presentation] The crystal structures of Bacterial multidrug efflux pumps with a specific inhibitor in the common inhibitory narrow pit. (2013)
  • Author(s): K. Hayashi, R. Nakashima, K. Sakurai, S. Yamasaki, C. Nagata, K. Hoshino, Y. Onodera, K. Nishino, A. Yamaguchi
  • Organizer: The 16th SANKEN International Symposium 2013/The 11th SANKEN Nanotechnology Symposium2013
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2013-01-22
• [Presentation] Structures of AcrB Multidrug Emux Pump Reveal the Peristaltic Drug Export Mechanism (2013)
  • Author(s): S. Yamasaki, K. Nishino, R. Nakashima, K, Sakurai, A. Yamaguchi
  • Organizer: The 16th SANKEN International Symposium 2013/The 11th SANKEN Nanotechnology Symposium2013
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2013-01-22
• [Presentation] The crystal structure of multidrug resistance regulator RamR reveal the mechanism of multiple drugs recognition (2013)
  • Author(s): S. Yamasaki, E. Nikaido, R. Nakashima, K. Sakurai, A. Yamaguchi, K. Nishino
  • Organizer: The 16th SANKEN International Symposium 2013/The 11th SANKEN Nanotechnology Symposium2013
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2013-01-22
• [Presentation] 多剤排出タンパクの阻害剤結合構造 (2013)
  • Author(s): 中島良介、櫻井啓介、山崎聖司、林克彦、西野邦彦、山口明人
  • 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
• [Presentation] 細菌の異物認識機構と排出制御 (2013)
  • Author(s): 山崎優、二階堂英司、中島良介、櫻井啓介、藤原大佑、藤井郁雄、西野邦彦
  • 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
• [Presentation] 異物排出トランスポーターの阻害剤結合様式と阻害メカニズムの解明 (2013)
  • Author(s): 山﨑聖司、中島良介、櫻井啓介、林克彦、長田親弘、星野一樹、小野寺宜郷、西野邦彦、山口明人
  • Organizer: 第66回日本細菌学会関西支部総会
  • Place of Presentation: 大阪
• [Presentation] RND 型薬剤排出トランスポーターの阻害活性の構造的基礎 (2013)
  • Author(s): 櫻井啓介、中島良介、山崎聖司、林克彦、西野邦彦、山口明人
  • Organizer: 第51回日本生物物理学会年会
  • Place of Presentation: 京都
• [Presentation] 大腸菌多剤排出トランスポーター複合体AcrAB の結合比決定 (2013)
  • Author(s): 林克彦、中島良介、櫻井啓介、山崎聖司、西野邦彦、山口明人
  • Organizer: 第51回日本生物物理学会年会
  • Place of Presentation: 京都
• [Presentation] Crystal structures of the inhibitor-bound multi-drug efflux transporters, AcrB and MexB (2013)
  • Author(s): Hayashi K, Nakashima R, Sakurai K, Yamasaki S, Nishino K, Yamaguchi A
  • Organizer: 第86回 日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 神奈川
• [Presentation] Inhibitor-bound structures of bacterial major multidrug efflux transporters, AcrB and MexB (2013)
  • Author(s): Hayashi K, Nakashima R, Sakurai K, Yamasaki S, Nishino K, Yamaguchi A
  • Organizer: 5th Symposium on Antimicrobial Resistance in Animals and the Environment
  • Place of Presentation: Belgium
• [Presentation] Peristaltic drug export mechanism of the multidrug exporter AcrB (2013)
  • Author(s): Yamasaki S, Nishino K, Nakashima R, Sakurai K, Yamaguchi A
  • Organizer: 5th Symposium on Antimicrobial Resistance in Animals and the Environment
  • Place of Presentation: Belgium
• [Presentation] 多剤排出タンパクAcrB, MexBの阻害剤結合構造 (2013)
  • Author(s): 中島良介、櫻井啓介、山崎聖司、林克彦、西野邦彦、山口明人
  • Organizer: 第8回トランスポーター研究会
  • Place of Presentation: 熊本
  • Invited
• [Presentation] 多剤耐性制御因子RamRによる抗菌薬認識機構の解明 (2012)
  • Author(s): 山崎優、二階堂英司、城阪郁江、櫻井啓介、中島良介、山口明人、西野邦彦
  • Organizer: 大阪大学 産業科学研究所 第68回学術講演会
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2012-11-22
• [Presentation] サルモネラ薬剤排出ポンプAcrABの制御機構の解析 (2012)
  • Author(s): 山崎優、二階堂英司、櫻井啓介、中島良介、山口明人、西野邦彦
  • Organizer: 第62回 日本薬学会近畿支部総会・大会
  • Place of Presentation: 兵庫
  • Year and Date: 2012-10-20
• [Presentation] サルモネラの薬剤排出ポンプAcrABの転写制御因子RamRと基質の相互作用及びX線結晶構造解析 (2012)
  • Author(s): 山崎優、二階堂英司、城坂郁江、中島良介、櫻井啓介、山口明人、西野邦彦
  • Organizer: 第10回 次世代を担う若手のためのフィジカル・ファーマフォーラム
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2012-08-07
• [Presentation] サルモネラの薬剤排出ポンプAcrABの制御因子RamRと基質の相互作用及びX線結晶構造 (2012)
  • Author(s): 山崎優、櫻井啓介、中島良介、山口明人、西野邦彦
  • Organizer: BIA Symposium 2012
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2012-07-20
• [Presentation] 多剤排出トランスポーターの基質認識と排出機構 (2012)
  • Author(s): 中島良介、櫻井啓介、山崎聖司、西野邦彦、山口明人
  • Organizer: 第12回 日本蛋白質科学会年会
  • Place of Presentation: 名古屋(招待講演)
  • Year and Date: 2012-06-22
• [Presentation] Peristaltic Drug Export Mechanism of the AcrB Multidrug Emux Pump (2012)
  • Author(s): S. Yamasaki, K. Nishino, R.Nakashima, K. Sakurai and A. Yamaguchi
  • Organizer: ASM American Society for Microbiology 112th General Meeting
  • Place of Presentation: San Francisco, U. S. A.
  • Year and Date: 2012-06-18
• [Book] 実験医学増刊号 構造生命科学で何がわかるのか，何ができるのか (2014)
  • Author(s): 中島良介、櫻井啓介、山口明人
  • Total Pages: 230
  • Publisher: 羊土社
• [Remarks] 研究室紹介ページ
  • URL: http://www.sanken.osaka-u.ac.jp/labs/cmb/
• [Remarks] 多剤排出タンパク質の阻害剤結合構造決定に初めて成功
  • URL: http://www.sanken.osaka-u.ac.jp/jp/operation/press_release.html
• [Remarks] 多剤排出タンパク質の発現にブレーキを掛ける機構を解明！
  • URL: http://www.sanken.osaka-u.ac.jp/jp/operation/press_release.html
• [Remarks]
  • URL: http://www.sanken.osaka-u.ac.jp/labs/cmb/
• [Remarks]
  • URL: http://www.sanken.osaka-u.ac.jp/operation/report.html