細菌細胞膜上のフェロモン受容体と輸送体の立体構造解析、構造に基づく新規抗菌薬設計

• 研究課題/領域番号: 16087203
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 永田 宏次 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 准教授 (30280788)
• 研究分担者: 中山 二郎 九州大学, 大学院・農学研究院, 准教授 (40217930)
• 研究期間 (年度): 2004 – 2009
• 研究課題ステータス: 完了 (2009年度)
• 配分額: 68,200千円 (直接経費: 68,200千円); 2009年度: 8,000千円 (直接経費: 8,000千円); 2008年度: 8,000千円 (直接経費: 8,000千円); 2007年度: 14,100千円 (直接経費: 14,100千円); 2006年度: 14,100千円 (直接経費: 14,100千円); 2005年度: 16,000千円 (直接経費: 16,000千円); 2004年度: 8,000千円 (直接経費: 8,000千円)
• キーワード: quorum sensing / Enterococcus faecalis / histidine kinase / peptide pheromone / membrane protein / signal transduction / two component system / response regulator

研究概要

腸球菌の菌体密度依存的病原因子発現(クォーラムセンシング)を司るフェロモン分子(環状ペプチドGBAP)のNMR構造解析を決定し、さらに構造活性相関からGBAPの活性残基を特定した。また数残基をAlaに置換することにより腸球菌の毒素生産を抑制するGBAPアンタゴニストを得ることに成功した。一方、GBAP受容体膜タンパク質FsrCについて、大腸菌での発現、精製、結晶化に成功し、FsrC-GBAP複合体について最高分解能5.5の回折斑点を得た。

研究成果

• [雑誌論文] Biosynthesis of the thiolactone derivative of Enterococcus faecalis gelatinase- biosynthesis activating pheromone by using the Mycobacterium xenopi GyrA mini-intein (2010)
  • 著者名/発表者名: Yamanaka, Y., Hayakawa, K., Katayama, H., Nishiguchi, K., Sonomoto, K., Nakayama, J., Nagata, K., Tanokura, M
  • 雑誌名: Peptide Science 2009 (Okamoto K ed. ) ページ: 171-172
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biosynthesis of the thiolactone derivative of Enterococcus faecalis gelatinase-biosynthesis activating pheromone by using the Mycobacterium xenopi GyrA mini-intein (2010)
  • 著者名/発表者名: Yamanaka Y, Hayakawa K, Katayama H, Nishiguchi K, Sonomoto K, Nakayama J, Nagata K., Tanokura M
  • 雑誌名: Peptide Science 2009(Okamoto K ed.)(The Japanese Peptide Society) ページ: 171-172
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure-activity relationship of gelatinase biosynthesis-activating pheromone of Enterococcus faecalis (2009)
  • 著者名/発表者名: Nishiguchi, K., Nagata, K., Tanokura, M., Sonomoto, K., Nakayama, J
  • 雑誌名: J. Bacteriol 191 ページ: 641-650
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure-activity relationship of gelatinase biosynthesis-activating pheromone of Enterococcus faecalis (2009)
  • 著者名/発表者名: Nishiguchi, K., Nagata, K. Tanokura, M. , Sonomoto, K. and Nakayama. J.
  • 雑誌名: J. Bacteriol. 191 ページ: 641-650
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal structure of calcium-bound human SI00A13 at pH 7.5 at 1.8-A resolution (2008)
  • 著者名/発表者名: Imai, F. L., Nagata, K., Yo nezawa, N., Nakano, M. and Tanokura, M.
  • 雑誌名: Acta Crystallogr F64 ページ: 70-76
  • 査読あり
• [雑誌論文] A unique catalytic triad revealed by the crystal structure of APE0912 , a short-chain dehydrogenase/reductase family protein from Aeropyrum pernix Kl (2008)
  • 著者名/発表者名: Yamamura, A., Ichimura, T., Mimoto, F., Ohtsuka, J., Miyazono, K. , Okai, M., Kamo, M., Lee, W .-C., Nagata, K. and Tanokura, M.
  • 雑誌名: Proteins 70 ページ: 1640-1645
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal structure of the proline iminopeptidase-related protein TTHA1 809 from Thermus thermophilus HB8 (2008)
  • 著者名/発表者名: Okai, M., Miyauchi, Y. , Lee, W. C., Yumoto, F., Nagata, K. and Tanokura, M.
  • 雑誌名: Proteins 70 ページ: 1646-1649
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spectroscopic and ITC study of the conformational change upon Ca"-bin ding in TnC C-lobe and TnI peptide complex from Akazara scallop striated muscle (2008)
  • 著者名/発表者名: Yumoto, F., Tanaka, H., Nagata, K., Miyauchi, Y., Miyakawa, T. Ojima, T. and Tanokura, M.
  • 雑誌名: Biocbem. Biophys. Res. Commun. 369 ページ: 109-114
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synergistic activation of Arabidopsis NADPH oxidase AtrbohD by Ca^<2+> and phosphorylation (2008)
  • 著者名/発表者名: Ogasawara, Y., Kaya, H., Hiraoka, G., Yumoto, F., Kimura, S., Kadota, Y. , Hishinuma, H., Senzaki, E., Yamagoe, S., Nagata, K Nara, M., Suzuki, K. , Tanokura, M. and Kuchitsu, K.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 283 ページ: 8885-8892
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal structure of TTHA1429, a novel metallo-O-lactamase superfamily Protein from Thermus thermophilus HB8 (2008)
  • 著者名/発表者名: Yamamura, A. , Ohtsuka, J., Kubota, K., Agari, Y., Ebihara, A., Nakagawa, N. Nagata, K. and T anokura. M.
  • 雑誌名: Proteins 73 ページ: 1053-1057
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal structure of TTHA0303 (TT2238), a four-helix bundle protein with an exposed histidine triad from Thermus thermophilus HB8 at 2.0 Å (2008)
  • 著者名/発表者名: Nagata, K., Ohtsuka, J., Takaha shi, M., Asano, A., Iino, H., Ebihara, A. and Tanokura, M.
  • 雑誌名: Proteins 70 ページ: 1103-1107
  • 査読あり
• [雑誌論文] Siamycin attenuates fsr quorum sensing mediated by gelatinase biosynthesis-activating pheromone in Enterococcus faecalis (2007)
  • 著者名/発表者名: Nakayama, J., Tanaka, E., Kariyama, R., Nagata, K., Nishiguchi, K., Mitsuhata, R., Uemura, Y., Tanokura, M., Kumon, H., Sonomoto, K
  • 雑誌名: J. Bacteriol 189 ページ: 1358-1365
  • 査読あり
• [雑誌論文] Homodimeric structure and double-stranded RNA cleavage activity of the C-terminal RNase III domain of human Dicer (2007)
  • 著者名/発表者名: Takeshita, D., Zenno, S., Lee, W. C., Nagata, K., Saigo, K. and Tanokura, M.
  • 雑誌名: J. Mol. Biol. 374 ページ: 106-120
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reversible and irreversible coiled coils in the stalk domain of ncd motor protein (2007)
  • 著者名/発表者名: Makino, T., Morii, H., Shimizu, T., Arisaka, F., Kato, Y., Nagata, K. and Tanokura, M.
  • 雑誌名: Biochemistry 46 ページ: 9523-9532
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystallization and preliminary X-ray analysis of the Ca2+-bound C-terminal lobe of troponin C in complex with a troponin I-derived peptide fragment from Akazara scallop (2007)
  • 著者名/発表者名: Yumoto, F., Nagata, K., Miyauchi, Y., Ojima, T., Tanaka, H., Nishita, K., Ohtsuki, I. and Tanokura, M.
  • 雑誌名: Acta Crystallogr. F63 ページ: 535-537
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystallization and preliminary X-ray analysis of PH1010 from Pyrococcus horikoshii OT3, a member of the archaeal DUF54 famil of proteins. (2007)
  • 著者名/発表者名: Shirokane, M., Sawano, Y., Miyazono, K., Nagata K. and Tanokura, M.
  • 雑誌名: Acta Crystallogr. F63 ページ: 532-534
  • 査読あり
• [雑誌論文] Novel protein fold discovered in the PabI family of restriction enzymes. (2007)
  • 著者名/発表者名: Miyazono, K., Watanabe, M., Kosinski, J., Ishikawa, K., Kamo, M., Sawasaki, T., Nagata, K., Bujnicki, J. M., Endo, Y., Tanokura, M. and Kobayashi, I.
  • 雑誌名: Nucl. Acids Res. 35 ページ: 1908-1918
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal structure of thioredoxin domain of ST2123 from thermophilic archaea Sulfolobus tokodaii strain7 (2007)
  • 著者名/発表者名: Ming, H., Kato, Y., Miyazono, K., Ito, K., Kamo, M., Nagata, K. and Tanokura, M.
  • 雑誌名: Proteins 69 ページ: 204-208
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal structure of Dim2p, a pre-ribosomal RNA processing factor, from Pyrococcus horikoshii OT3 at 2.30 Å (2007)
  • 著者名/発表者名: Jia, M. Z., Otsuka, J., Lee, W. C., Nagata, K. and Tanokura, M
  • 雑誌名: Proteins 69 ページ: 428-432
  • 査読あり
• [雑誌論文] Solution structure and binding specificity of FBPII/HYPA WW domain as Group-II/III. (2006)
  • 著者名/発表者名: Kato, Y., Hino, Y., Nagata, K., Tanokura, M.
  • 雑誌名: Proteins 63 ページ: 227-234
• [雑誌論文] Crystallization and preliminary X-ray analysis of the C-terminal RNase III domain of human Dicer. (2006)
  • 著者名/発表者名: Takeshita, D., Zenno, S., Lee, W.C., Nagata, K., Saigo, K., Tanokura, M.
  • 雑誌名: Acta Crystallogr. F62 ページ: 402-404
• [雑誌論文] Crystal structures of the short-chain flavin reductase HpaC from Sulfolobus tokodaii strain 7 in its three states [NAD (P)^+-free, NAD^+-bound, and NADP^+-bound]. (2006)
  • 著者名/発表者名: Okai, M., Kudo, N., Lee, W.C., Kamo, M., Nagata, K., Tanokura, M.
  • 雑誌名: Biochemistry 45 ページ: 5103-5110
• [雑誌論文] Crystallization and preliminary X-ray analysis of CTP : phosphoethanolamine cytidylyltransferase (ECT) from Saccharomyces cerevisiae. (2006)
  • 著者名/発表者名: Ohtsuka, J., Nagata, K., Lee, W.C., Ono, Y., Fukuda, R., Ohta, A., Tanokura, M.
  • 雑誌名: Acta Crystallogr. F62 ページ: 1003-1005
• [雑誌論文] Crystallization and preliminary X-ray analysis of human S100A13. (2006)
  • 著者名/発表者名: Imai, F.L., Nagata, K., Yonezawa, N., Yu, J., Ito, E., Kanai, S., Tanokura, M., Nakano, M.
  • 雑誌名: Acta Crystallogr. F62 ページ: 1144-1146
• [雑誌論文] Siamycin attenuates fsr quorum sensing mediated by gelatinase biosynthesis-activating pheromone in Enterococcus faecalis. (2006)
  • 著者名/発表者名: Nakayama, J., Tanaka, E., Kariyama, R., Nagata, K.(5名), Sonomoto, K.
  • 雑誌名: J. Bacteriol. 189 ページ: 1358-1365
• [雑誌論文] Crystal Structure of the YjgF/YER057c/UK114 Family Protein from the hyperthermophilic archaeon Sulfolobus tokodaii (2006)
  • 著者名/発表者名: Miyakawa, T., (5名), Nagata, K., Tanokura, M.
  • 雑誌名: Proteins 62 ページ: 557-561
• [雑誌論文] Crystallization and preliminary X-ray analysis of PH1566, aputative ribosomal RNA processing factor from the hyperthermophilic archaemon Pyrococcus horikoshii OT3. (2006)
  • 著者名/発表者名: Jia, M.Z., Ohtsuka, J., Lee, W.C., Nagata, K., Tanokura, M.
  • 雑誌名: Acta Crystailographica Section F : Structural biology and Crystallization communications 62 ページ: 47-48
• [雑誌論文] Crystal structure of monomeric sarcosine oxidase from Bacillus sp. NS-129 reveals multiple conformations at the active-site loop. (2005)
  • 著者名/発表者名: Nagata, K.et al.(計11名)
  • 雑誌名: Proceedings of the Japan Academy, Ser.B 81 ページ: 220-224
  • NAID: 130000093800
• [雑誌論文] Crystal structure of the short-chain flavin reductase HpaC from Sulfolobus tokodaii strain 7. (2005)
  • 著者名/発表者名: Okai, M., Kudo, N., Nagata, K., Lee, W.C., Kamo, M., Tanokura, M.
  • 雑誌名: Proceedings of the Japan Academy, Ser.B 81 ページ: 229-232
  • NAID: 130000093802
• [雑誌論文] Crystallization and preliminary X-ray analysis of the YjgF/YER057c/UK114-family protein ST0811 from Sulfolobus tokodaii strain 7. (2005)
  • 著者名/発表者名: Miyakawa, T., (5名), Nagata, K., Tanokura, M.
  • 雑誌名: Acta Crystallographica Section F : Structural Biology and Crystallization Communications 61 ページ: 828-830
• [雑誌論文] Crystal structure of glutamine amidotransferase from Pyrococcus horikoshii OT3. (2005)
  • 著者名/発表者名: Maruoka, S., Lee, W.C., Kamo, M., Kudo, N., Nagata, K., Tanokura, M.
  • 雑誌名: Proceedings of the Japan Academy, Ser.B 81 ページ: 459-462
  • NAID: 130000093819
• [雑誌論文] Preliminary X-ray crystallographic analysis of thermolysin in the presence of 4 M NaCl. (2005)
  • 著者名/発表者名: Kamo, M., Inouye, K., Nagata, K., Tanokura, M.
  • 雑誌名: Acta Crystallographica Section D : Biological Crystallography 61(印刷中)
• [雑誌論文] Crystallization and preliminary X-ray analysis of carboxypeptidase 1 from Thermus thermophilus. (2004)
  • 著者名/発表者名: Nagata, K.et al.(計7名)
  • 雑誌名: Acta Crystallographica Section D : Biological Crystallography 60 ページ: 1445-1446
• [学会発表] 腸球菌のクオーラムセンシング自己誘導因子GBAPのチオラクトン誘導体の生合成とその受容体FsrCとの相互作用解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山中陽介、片山秀和、山村昭裕、堀田彰一朗、早川江、西口賢三、佐藤まみ、園元謙二、中山二郎、永田宏次、田之倉優
  • 学会等名: 日本農芸化学会2010年度(平成22年度)大会
  • 発表場所: 東京都目黒区
  • 年月日: 2010-03-28
• [学会発表] 腸球菌のクオーラムセンシング自己誘導因子GBAPのチオラクトン誘導体の生合成とその受容体FsrCとの相互作用解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山中陽介、片山秀和、山村昭裕、堀田彰一朗、早川江、西口賢三、佐藤まみ、園元謙二、中山二郎、永田宏次、田之倉優
  • 学会等名: 日本農芸化学会2010年度(平成22年度)大会
  • 発表場所: 目黒区(東京都)
• [学会発表] 腸球菌のクオーラムセンシング自己誘導因子GBAPのチオラクトン誘導体のミニインテイン融合タンパク質システムを利用した生合成 (2009)
  • 著者名/発表者名: 山中陽介、早川江、片山秀和、山村昭裕、堀田彰一朗、西口質三、園元謙二、中山二郎、永田宏次、田之倉優
  • 学会等名: 第32回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神奈川県横浜市
  • 年月日: 2009-12-12
• [学会発表] Biosynthesis of the thiolactone derivative of Enterococcus faecalis gelatinase-biosynthesis activating pheromone by using the Mycobacterium xenopi GyrA mini-intein (2009)
  • 著者名/発表者名: 山中陽介, 早川江, 片山秀和, 西口質三, 園元謙二, 中山二郎, 永田宏次, 田之倉優
  • 学会等名: 第46回ペプチド討論会
  • 発表場所: 福岡県北九州市
  • 年月日: 2009-11-04
• [学会発表] 腸球菌のクオーラムセンシングを制御する環状ペプチドフェロモン(GBAP)の構造および機能解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 西口賢三、永田宏次、佐藤まみ、田之倉優、園元謙二、中山二郎
  • 学会等名: 日本農芸化学会2009年度大会
  • 発表場所: マリンメッセ福岡(福岡県)
  • 年月日: 2009-03-29
• [学会発表] グラム陽性菌のクオラムセンシング阻害剤の開発と展望 (2009)
  • 著者名/発表者名: 中山二郎、西口賢三、永田宏次、田中笑美、上村結美、吉村憲人、五十嵐康弘、園元謙二
  • 学会等名: 日本農芸化学会2009年度大会
  • 発表場所: マリンメッセ福岡(福岡県)
  • 年月日: 2009-03-28
• [学会発表] 腸球菌のクオーラムセンシング自己誘導因子GBAPのチオラクトン誘導体のミニインテイン融合タンパク質システムを利用した生合成 (2009)
  • 著者名/発表者名: 山中陽介、早川江、片山秀和、山村昭裕、堀田彰一朗、西口賢三、園元謙二、中山二郎、永田宏次、田之倉優
  • 学会等名: 第32回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜市(神奈川県)
• [学会発表] Biosynthesis of the thiolactone derivative of Enterococcus faecalis gelatinase- biosynthesis activating pheromone by using the Mycobacterium xenopi GyrA mini-intein (2009)
  • 著者名/発表者名: Yamanaka, Y., Hayakawa, K., Katayama, H., Nishiguchi, K., Sonomoto, K., Nakayama, J., Nagata, K., Tanokura, M
  • 学会等名: 第46回ペプチド討論会
  • 発表場所: 北九州市(福岡県)
• [学会発表] 腸球菌のクオーラムセンシングを制御する環状ペプチドフェロモン(GBAP)の構造および機能解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 西口賢三、永田宏次、佐藤まみ、田之倉優、園元謙二、中山二郎
  • 学会等名: 日本農芸化学会2009年度大会
  • 発表場所: 福岡市(福岡県)
• [学会発表] グラム陽性菌のクオラムセンシング阻害剤の開発と展望 (2009)
  • 著者名/発表者名: 中山二郎、西口賢三、永田宏次、田中笑美、上村結美、吉村憲人、五十嵐康弘、園元謙二
  • 学会等名: 本農芸化学会2009年度大会
  • 発表場所: 福岡市(福岡県)
• [学会発表] 腸球菌のクォルモンGBAPと受容体FsrCの相互作用解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 永田宏次、西口賢三、亀田泰広、山村昭裕、中山二郎、園元謙二、田之倉優
  • 学会等名: 文部科学省特定領域研究「生体超分子構造」第5回公開シンポジウム
  • 発表場所: つくば国際会議場(茨城県)
  • 年月日: 2008-12-18
• [学会発表] Structure-Activity Relationship of Gelatinase Biosynthesis-Activating Pheromone from the Gram Positive Bacterium Enterococcus faecalis (2008)
  • 著者名/発表者名: Koji Nagata, Kenzo Nishiguchi, Masaru Tanokura, Kenji Sonomoto and Jiro Nakayama
  • 学会等名: 第45回ペプチド討論会
  • 発表場所: タワーホール船堀(東京都)
  • 年月日: 2008-10-30
• [学会発表] 腸球菌のクオーラムセンシングに関わるタンパク質の構造・機能解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 永田宏次、山村昭裕、堀田彰一朗、山中陽介、秋野隆文、西口賢三、中山二郎、園元謙二、田之倉優
  • 学会等名: 文部科学省特定領域研究「生体超分子構造」第6回公開シンポジウム
  • 発表場所: 吹田市(大阪府)
• [学会発表] 腸球菌のクォルモンGBAPと受容体FsrCの相互作用解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 永田宏次、西口賢三、亀田泰広、山村昭裕、中山二郎、園元謙二、田之倉優
  • 学会等名: 文部科学省特定領域研究「生体超分子構造」第5回公開シンポジウム
  • 発表場所: つくば市(茨城県)
• [学会発表] 腸球菌のクオーラムセンシングに関わるタンパク質の構造・機能解析 (2007)
  • 著者名/発表者名: 永田宏次、高橋美穂子、浅野敦子、山本真智子、筒井志穂、亀田泰広、西口賢三、中山二郎、園元謙二、田之倉優
  • 学会等名: 文部科学省特定領域研究「生体超分子構造」第4回公開シンポジウム
  • 発表場所: 千里ライフサイエンスセンター(大阪府)
  • 年月日: 2007-12-18
• [学会発表] 腸球菌のクオーラムセンシングに関わるタンパク質の構造・機能解析 (2007)
  • 著者名/発表者名: 永田宏次、高橋美穂子、浅野敦子、山本真智子、筒井志穂、亀田泰広、西口賢三、中山二郎、園元謙二、田之倉優
  • 学会等名: 文部科学省特定領域研究「生体超分子構造」第4回公開シンポジウム
  • 発表場所: 吹田市(大阪府)
• [学会発表] 腸球菌のペプチドフェロモンGBAPとその受容体膜タンパク質FsrCの構造解析 (2007)
  • 著者名/発表者名: 永田宏次, 高橋美穂子, 浅野敦子, 筒井志穂, 山田邦永, 西口賢三, 中山二郎, 園元謙二, 田之倉優
  • 学会等名: 日本農芸化学会
  • 発表場所: 世田谷区(東京都)
• [学会発表] 腸球菌のクオーラムセンシングを制御する環状ペプチドの構造活性相関研究 (2006)
  • 著者名/発表者名: 西口賢三, 中山二郎, 永田宏次, 田之倉優, 園元謙二
  • 学会等名: 文部科学省特定領域研究「生体超分子の構造形成と機能制御の原子機構」第3回公開シンポジウム
  • 発表場所: つくば市(茨城県)
• [学会発表] 腸球菌のクオーラムセンシングに関わるタンパク質の構造解析 (2006)
  • 著者名/発表者名: 永田宏次, 高橋美穂子, 浅野敦子, 筒井志穂, 山田邦永, 西口賢三, 中山二郎, 園元謙二, 田之倉優
  • 学会等名: 文部科学省特定領域研究「生体超分子の構造形成と機能制御の原子機構」第3回公開シンポジウム
  • 発表場所: つくば市(茨城県)
• [学会発表] 腸球菌fsr制御系を標的としたクォーラムセンシング阻害剤開発に関する研究 (2005)
  • 著者名/発表者名: 中山二郎, 永田宏次, 田中笑美, 西口賢三, 陳晟敏, 小山望, 田之倉優, 園元謙二
  • 学会等名: 文部科学省特定領域研究「生体超分子の構造形成と機能制御の原子機構」第2回公開シンポジウム
  • 発表場所: 金沢市(石川県)
• [学会発表] 腸球菌のペプチドフェロモン受容体膜タンパク質FsrCの大腸菌での発現、精製、機能解析 (2005)
  • 著者名/発表者名: 永田宏次, 筒井志穂, 中山二郎, 園元謙二, 田之倉優
  • 学会等名: 結晶化、文部科学省特定領域研究「生体超分子の構造形成と機能制御の原子機構」第2回公開シンポジウム
  • 発表場所: 金沢市(石川県)
• [学会発表] 腸球菌のペプチドフェロモン受容体膜タンパク質FsrCの大腸菌での発現、精製、構造・機能解析 (2005)
  • 著者名/発表者名: 永田宏次、筒井志穂、中山二郎、園元謙二、田之倉優
  • 学会等名: 第5回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 福岡市(福岡県)