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細菌の多剤排出蛋白による排出基質認識機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 08457604
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 生物系薬学
研究機関大阪大学

研究代表者

山口 明人  大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (60114336)

研究期間 (年度) 1996 – 1997
研究課題ステータス 完了 (1997年度)
配分額 *注記
7,700千円 (直接経費: 7,700千円)
1997年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
1996年度: 5,700千円 (直接経費: 5,700千円)
キーワード異物排出蛋白 / テトラサイクリン耐性 / 多剤排出蛋白 / Cys走査異変 / トポロジー / 部位特異変異導入 / NEM / 部位特異化学修飾 / Cys走査変異 / テトラサイクリン排出蛋白 / 薬剤排出蛋白 / アンチポーター / 構造決定 / 基質特異性
研究概要

本研究では、主としてテトラサイクリン排出蛋白Tet(B)を素材として、異物を排出する膜輸送系の立体構造の推定と、基質輸送経路の解明を行った。まず、Cys-free変異体をもとに、任意の位置の残基をCysに置換した変異体を多数構築し、膜透過性のSH試薬NEMと、膜不透過性のAMSを用いて、生菌体で両者ともに結合するものは菌体表層(ペリプラズム側)、NEMのみ結合するものは菌体の内側という基準で、膜を12回貫通する蛋白であることを、初めて活性のある膜蛋白を用いて実用的に決定することに成功した。この方法は異物排出蛋白のみならず、膜貫通蛋白の構造決定に広く応用できる普遍的な方法である。ついで、連続的にCys置換した一連のCys走査変異体を用いて、疎水的な領域ではNEMとの反応性が悪く、親水的な領域では良いという原理に基づいて、膜貫通領域の範囲を精密に決定した。このことから、さらに、ある特定の膜貫通セグメントには膜内部であってもNEMの結合する部分が存在すること、すなわち、基質が透過する親水性のチャネルが存在することを見いだした。NEMとの反応性を測定することにより、変異導入や、基質との相互作用によるコンホメーション変化を測定できることも明らかになった。これにより、(1)基質によつて、inside closed/outside open構造から、inside open/outside closed構造への構造変化が起こることがわかり、入り口と出口が同定できた。(2)細胞質側の変異が、ペリプラズム側の変異によって抑圧される現象は多くの研究者が発見しているが、その原因は不明であったが、この方法により、第一変異によって起こる遠隔構造変化が、抑圧変異によって阻止されるという機構が解明された。さらに、本研究に基づき、膜輸送蛋白としては初めて、立体構造モデルを提出することに成功した。

報告書

(3件)
  • 1997 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1996 実績報告書
  • 研究成果

    (37件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (37件)

  • [文献書誌] Yamaguchi, A.et al: "His-257 Is a Uniquely-Important Histidine Residue for Tetracycline/H^+ Antiport Function but Not Mandatory for Full Activity of the Transposon Tn 10-Encoded Metal-Tetracycline/H^+ Antiporter." Biochemistry. 35. 4359-4364 (1996)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kimura, T.et al: "Asp285 of Metal-Tetracycline/H^+ Antiporter of Escherichia coli Is Essential for the Substrate Binding." FEBS Lett.388. 50-52 (1996)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Someya, Y.et al: "Mercaptide Formed between the Residue Cys70 and Hg^<2+> or Co^<2+> Behaves as a Functional Positively-Charged Side Chain Operative in the Arg70→Cys Mutant of the Metal-Tetracycline/H^+ Antiporter of Escherichia coli." Biochemistry. 35. 9385-9391 (1996)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Fujihira, E.et al: "Transmembrane Glutamic Acid Residues Play Essential Roles in the Metal-Tetracycline/H^+ Antiporter of Staphylococcus aureus." FEBS Lett.391. 243-246 (1996)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kimura, T.et al: "Determination of a Transmembrane Segment Using Cysteine-scanning Mutants of Transposon Tn10-Encoded Metal-Tetracycline/H^+ Antiporter." Biochemistry. 35. 15896-15899 (1996)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kimura, T.et al: "Membrane Topology of the Transposon Tn10-Encoded Metal-Tetracycline/H^+ Antiporter Studied by Site-Directed Chemical Labeling." J.Biol.Chem.272. 580-585 (1997)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kimura, T.et al: "Remote Conformational Effects of the Gly62 → Leu Mutation of the Tn10-Encoded Metal-Tetracycline/H^+ Antiporter of Escherichia coli and Its Second-Site Suppressor Mutation." Biochemistry. 36. 6941-6946 (1997)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hirata, T.et al: "A Novel Compound,1,1-Dimethyl-5- (1-hydroxypropyl) -4,6,7-trimethylindan,Is an Effective Inhibitor of the tet (K) Gene-Encoded Metal-Tetracycline/H^+ Antiporter of Staphylococcus aureus." FEBS Lett.412. 337-340 (1997)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Fujihira, E.et al: "Roles of Acidic Residues in the Hydrophilic Loop Regions of Metal-Tetracycline/H^+ Antiporter of Staphylococcus aureus." FEBS Lett.419. 211-214 (1997)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Someya, Y.et al: "Second-Site Suppressor Mutations for Arg70 Substitution Mutants of the Tn10-Encoded Metal-Tetracycline/H^+ Antiporter of Escherichia coli." Biochim.Biophys.Acta. 1322. 230-236 (1997)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kimura, T.et al: "Cysteine-Scanning Mutagenesis around Transmembrane Segment III of Tn10-Encoded Metal-Tetracycline/H^+ Antiporter" J.Biol.Cem.273. 5243-5247 (1998)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kimura, T.et al: "Roles of Conserved Arginine Residues in the Metal-Tetracycline/H^+ Antiporter of Escherichia coli." Biochemistry. 37(in press). (1998)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yamaguchi, A., Samejima, T., Kimura, T.and Sawai, T.: "His-257 Is a Uniquely Important Histidine Residue for Tetracycline/H^+ Antiport Function but Not Mandatory for Full Activity of the Transposon Tn10-Encoded Metal-Tetracycline/H^+ Antiporter." Biochemistry. 35. 4359-4364 (1996)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kimura, T.and Yamaguchi, A.: "Asp285 of Metal-Tetracycline/H^+ Antiporter of Escherichia coli Is Essential for the Substrate Binding." FEBS Lett.388. 50-52 (1996)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Someya, Y., Sawai, T.and Yamaguchi, A.: "Mercaptide Formed between the Residue Cys70 and Hg^<2+> or Co^<2+> Behaves as a Functional Positively-Charged Side Chain Operative in the Arg70*Cys Mutant of the Metal-Tetracycline/H^+ Antiporter of Escherichia coli." Biochemistry. 35. 9385-9391 (1996)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Fujihira, E., Kimura, T., Shiina, Y., and Yamaguchi, A: "Transmembrane Glutamic Acid Residues Play Essential Roles in the Metal-Tetracycline/H^+ Antiporter of Staphylococcus aureus." FEBS Lett.391. 243-246 (1996)

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    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kimura, T., Suzuki, M., Sawai, T., and Yamaguchi, A.: "Determination of a Transmembrane Segment Using Cysteine-scanning Mutants of Transposon Tn10-Encoded Metal-Tetracycline/H^+ Antiporter." Biochemistry. 35. 15896-15899 (1996)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kimura, T., Ohnuma, M., Sawai, T., and Yamaguchi, A.: "Membrane Topology of the Transposon Tn10-Encoded Metal-Tetracycline/H^+ Antiporter Studied by Site-Directed Chemical Labeling." J.Biol.Chem.272. 580-585 (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kimura, T., Sawai, T., and Yamaguchi, A.: "Remoto Conformational Effects of the Gly62*Leu Mutation of the Tn10-Encoded Metal-Tetracycline/H^+ Antiporter of Escherichia coli and Its Second-Site Suppressor Mutation." Biochemistry. 36. 6941-6946 (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hirata, T., Wakatabe, R., Nielsen, J., Someya, Y., Fujihira, E., Kimura, T.and Yamaguchi, A.: "A Novel Compound, 1,1-Dimethyl-5- (1-hydroxypropyl) -4,6,7-trimethylindan, Is an Effective Inhibitor of the tet (K) Gene-Encoded Metal-Tetracycline/H^+ Antiporter of Staphylococcus aureus." FEBS Lett.412. 337-340 (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Fujihira, E., Kimura, T.and Yamaguchi, A.: "Roles of Acidic Residues in the Hydrophilic Loop Regions of Metal-Tetracycline/H^+ Antiporter of Staphylococcus aureus." FEBS Lett.419. 211-214 (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Someya, Y.and Yamaguchi, A.: "Second-Site Suppressor Mutations for Arg70 Substitution Mutants of the Tn10-Encoded Metal-Tetracycline/H^+ Antiporter of Escherichia coli." Biochim.Biophys.Acta. 1322. 230-236 (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kimura, T., Shiina, Y., Sawai, T.and Yamaguchi, A.: "Cysteine-Scanning Mutagenesis around Transmembrane Segment III of Tn10-Encoded Metal-Tetracycline/H^+ Antiporter." J.Biol.Chem.273. 5243-5247 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kimura, T., Nakatani, M., Kawabe, T.and Yamaguchi, A.: "Roles of Conserved Arginine Residues in the Metal-Tetracycline/H^+ Antiporter of Escherichia coli." Biochemistry. 37, (in press). (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kimura,T.et al.: "Remote Conformational Effects of the Gly62 → Leu Mutation of the Tn10-Encoded Metal-Tetarcycline/H^+ Antiporter of Escherichia coli and Its Second-Site Suppressor Mutation." Biochemistry. 36. 6941-6946 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] Hirata,T.et al.: "A Novel Compound,1,1-Dimethyl-5- (1-hydroxypropyl) -4,6,7-trimethylindan,is an Effective Inhibitor of the tet (K) Gene-Encoded Metal-Tetracycline/H^+ Antiporter of Staphylococcus aureus." FEBS Lett.412. 337-340 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] Fujihira,E.et al.: "Roles of Acidic Residues in the Hydrophilic Loop Regions of Metal-Tetracycline/H^+ Antiporter of Staphylococcus aureus." FEBS Lett.419. 211-214 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] Someya,Y.et al.: "Second-Site Suppressor Mutations for Arg70 Substitution Mutants of the Tn10-Encoded Metal-Tetracycline/H^+ Antiporter of Escherichia coli." Biochim.Biophys.Acta. 1322. 230-236 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] Kimura,T.et al.: "Cysteine-Scanning Mutagenesis around Transmembrane Segment III of Tn10-Encoded Metal-Tetracycline/H^+ Antiporter." J.Biol.Chem.273. 1-5 (1998)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] Kimura,T.et al.: "Roles of Conserved Arginine Residues in the Metal-Tetracycline/H^+ Antiporter of Escherichia coli." Biochemistry. 37(in press). (1998)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] T.Kimura: "Asp-285 of the Metal-Tetracycline/H^+ Antiporter of Escherichia coli is Essential for Substrate Binding." FEBS Letters. 388. 50-52 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] E.Fujihira: "Transmembrane Glutamic Acid Residues Play Essential Roles in the Metal-Tetracycline/H^+ Antiporter of Staphylococcus aureus." FEBS Letters. 391. 243-246 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] A.Yamaguchi: "His 257 Is a Uniquely Important Histidine Residue for Tetracycline/H^+ Antiport Function but Not Mandatory for Full Activity of the Transposon Tn10-Encoded Metal-Tetracycline/H^+ Antiporter." Biochemistry. 35. 4359-4364 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Someya: "Mercaptide Formed between the Residue Cys70 and Hg^<2+> or Co^<2+> Behaves as a Functional Positively Charged Side Chain Operative in the Arg70->Cys Mutant of the Metal-Tetracycline/H^+ Antiporter" Biochemistry. 35. 9385-9391 (1996)

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      1996 実績報告書
  • [文献書誌] T.Kimura: "Determination of a Transmembrane Segment Using Cysgteine-Scanning Mutants of Transposon Tn10-Encoded Metal-Tetracycline/H^+ Antiporter." Biochemistry. 35. 15896-15899 (1996)

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      1996 実績報告書
  • [文献書誌] T.Kimura: "Membrane topology of the Transposon 10-Encoded Metal-Tetracycline/H^+ Antiporter as Studied by Site-Directed Chemical Labeling." The Journal of Biological Chemistry. 272. 580-585 (1997)

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      1996 実績報告書
  • [文献書誌] 山口明人: "細菌薬剤排出蛋白の分子機構" バイオサイエンスとインダストリー. 54. 19-23 (1996)

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      1996 実績報告書

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公開日: 1996-04-01   更新日: 2016-04-21  

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