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病原性細菌由来翻訳関連タンパク質の構造生物化学

研究課題

研究課題/領域番号 16K05859
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 生体関連化学
研究機関順天堂大学 (2019)
国立研究開発法人理化学研究所 (2016-2018)

研究代表者

柳沢 達男  順天堂大学, 医学部, 非常勤助教 (10450420)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2017年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2016年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード翻訳 / バイオテクノロジー / タンパク質 / アミノアシルtRNA合成酵素 / tRNA / ケミカルバイオロジー / 病原性細菌 / 抗生物質 / 翻訳後修飾 / 非天然型アミノ酸 / X線結晶構造解析 / クロスリンカー / 細菌 / 酵素 / 蛋白質
研究成果の概要

翻訳因子EF-Pは細菌由来のL字型タンパク質で、遺伝暗号翻訳においてプロリンが連続する配列で起こるリボソーム停滞を解消するタンパク質である。髄膜炎菌由来のEF-PではL字先端のアルギニン残基がラムノシル化されることがその活性に非常に重要である。研究代表者らは髄膜炎菌由来EF-Pのラムノシル化修飾酵素EarPとEarP/EF-P複合体の結晶構造解析に成功し、Arg32ラムノシル化活性に重要なアミノ酸残基を同定すると共に、ドッキングシミュレーションにより反応に適切なラムノースのコンフォメーションを推定して、EF-P(Arg32)ラムノシル化の反応機構について提案した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

EF-PやEF-Pの翻訳後修飾は細菌にだけ存在し、一方ヒトなどの真核生物では全く修飾が異なるeIF-5AがEF-Pの役割を担っている。ラムノシル化修飾酵素EarPは髄膜炎菌、淋菌緑膿菌、百日咳菌、セパシア菌などの臨床的に重要な病原菌にのみ存在する。従って細菌にしか存在しないEF-P修飾酵素を阻害する化合物を設計すれば感染症を引き起こす病原菌や薬剤耐性菌に対して副作用の無い有効な抗菌薬にすることが期待できる。このような阻害剤を開発することで、ヒトやその体内に存在する腸内細菌、常在細菌に悪影響を及ぼさず、特定の病原細菌のみを退治できる有効な抗菌剤の開発に繋がると期待される。

報告書

(5件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (31件)

すべて 2020 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件) 図書 (2件) 産業財産権 (2件) (うち外国 1件)

  • [雑誌論文] Fully productive cell-free genetic code expansion with structure-based engineering of pyrrolysyl-tRNA synthetase from Methanomethylophilus alvus2020

    • 著者名/発表者名
      Eiko Seki, Tatsuo Yanagisawa, Mitsuo Kuratani, Kensaku Sakamoto, and Shigeyuki Yokoyama
    • 雑誌名

      ACS Synthetic Biology

      巻: 9 号: 4 ページ: 718-732

    • DOI

      10.1021/acssynbio.9b00288

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 翻訳因子EF-Pのアミノアシル化とラムノシル化2019

    • 著者名/発表者名
      柳沢達男
    • 雑誌名

      生化学 総説(みにれびゅー)

      巻: 91 ページ: 91-95

    • NAID

      40021833039

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Structural Basis for Genetic-Code Expansion with Bulky Lysine Derivatives by an Engineered Pyrrolysyl-tRNA Synthetase2019

    • 著者名/発表者名
      Yanagisawa Tatsuo、Kuratani Mitsuo、Seki Eiko、Hino Nobumasa、Sakamoto Kensaku、Yokoyama Shigeyuki
    • 雑誌名

      Cell Chemical Biology

      巻: 26 号: 7 ページ: 1-14

    • DOI

      10.1016/j.chembiol.2019.03.008

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Meningococcal cysteine transport system plays a crucial role for Neisseria meningitidis sustaining in the human brain microvascular endothelial cells2018

    • 著者名/発表者名
      Hideyuki Takahashi, Haruo Watanabe, Kwang Sik Kim, Shigeyuki Yokoyama, Tatsuo Yanagisawa
    • 雑誌名

      MBio

      巻: 9 号: 6

    • DOI

      10.1128/mbio.02332-18

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural basis of protein arginine rhamnosylation by glycosyltransferase EarP2018

    • 著者名/発表者名
      Sengoku Toru、Suzuki Takehiro、Dohmae Naoshi、Watanabe Chiduru、Honma Teruki、Hikida Yasushi、Yamaguchi Yoshiki、Takahashi Hideyuki、Yokoyama Shigeyuki、Yanagisawa Tatsuo
    • 雑誌名

      Nature Chemical Biology

      巻: 14 号: 4 ページ: 368-374

    • DOI

      10.1038/s41589-018-0002-y

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cell-Free Protein Synthesis for Multiple Site-Specific Incorporation of Noncanonical Amino Acids Using Cell Extracts from RF-1 Deletion E. coli Strains.2018

    • 著者名/発表者名
      Seki E, Yanagisawa T, Yokoyama S.
    • 雑誌名

      Methods. Mol. Biol.

      巻: 1728 ページ: 49-65

    • DOI

      10.1007/978-1-4939-7574-7_3

    • ISBN
      9781493975730, 9781493975747
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Extensive Survey of Antibody Invariant Positions for Efficient Chemical Conjugation Using Expanded Genetic Codes2017

    • 著者名/発表者名
      Kato Akifumi、Kuratani Mitsuo、Yanagisawa Tatsuo、Ohtake Kazumasa、Hayashi Akiko、Amano Yoshimi、Kimura Kaname、Yokoyama Shigeyuki、Sakamoto Kensaku、Shiraishi Yasuhisa
    • 雑誌名

      Bioconjugate Chemistry

      巻: 28 号: 8 ページ: 2099-2108

    • DOI

      10.1021/acs.bioconjchem.7b00265

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Expanding the genetic code of Neisseria meningitidis with unnatural amino acids.2019

    • 著者名/発表者名
      高橋英之、大西真、横山茂之、柳沢達男
    • 学会等名
      第93回日本細菌学会総会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Analyses of meningococcal cysteine transport system as a nutrient virulence factor for the infection2019

    • 著者名/発表者名
      高橋英之、横山茂之、柳沢達男
    • 学会等名
      第92回日本細菌学会総会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ピロリシルtRNA合成酵素の構造生物学:様々な非天然型アミノ酸を割り当てる遺伝暗号拡張の構造基盤2018

    • 著者名/発表者名
      ○柳沢達男、倉谷光央、関英子、樋野展正、坂本健作、横山茂之
    • 学会等名
      第41回分子生物学会ワークショップ:アミノアシルtRNA合成酵素とtRNA研究の新展開-「遺伝暗号の起源」50周年
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Mechanism of EF-P(Arg32) rhamnosylation revealed by the crystal structure of glycosyltransferase EarP/translation factor EF-P complex2018

    • 著者名/発表者名
      Toru Sengoku, Takehiro Suzuki, Naoshi Dohmae, Chiduru Watanabe, Teruki Honma, Yasushi Hikida, Yoshiki Yamaguchi, Hideyuki Takahashi, Shigeyuki Yokoyama, ○Tatsuo Yanagisawa
    • 学会等名
      tRNA Conference 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 複合体構造より明らかになったEF-P(Arg32)ラムノシル化の反応メカニズム2018

    • 著者名/発表者名
      仙石徹・鈴木 健裕・堂前直・渡邉千鶴・本間光貴・疋田泰士・山口芳樹・高橋英之・横山茂之・柳沢達男○
    • 学会等名
      第20回日本RNA学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 髄膜炎菌由来EF-Pとラムノシル化修飾部位Arg32は生存に不可欠である2017

    • 著者名/発表者名
      柳沢達男、高橋英之、鈴木健裕、益田晶子、堂前直、横山茂之
    • 学会等名
      第90回日本細菌学会総会
    • 発表場所
      宮城県仙台市 仙台国際センター
    • 年月日
      2017-03-19
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 臨床分離株の宿主細胞への侵襲能と細胞外因子の発現量の相互比較による髄膜炎菌の病原性因子の探索及び解析2017

    • 著者名/発表者名
      ○高橋英之、横山茂之、柳沢達男
    • 学会等名
      第91回日本細菌学会総会 (2018年3月28日、福岡)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 髄膜炎菌由来の翻訳因子EF-Pのラムノース修飾による活性化の構造的基盤2017

    • 著者名/発表者名
      〇仙石徹、鈴木健裕、堂前直、渡邉千鶴、本間光貴、疋田泰士、山口芳樹、高橋英之、横山茂之、柳沢達男
    • 学会等名
      ConBio2017(2017年12月11日、神戸)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] アジド基含有非天然型アミノ酸を導入したトラスツズマブFabのX線結晶構造2017

    • 著者名/発表者名
      〇倉谷光央、柳沢達男、加藤明文、大竹和正、林明子、天野芳美、木村要、白石泰久、坂本健作、横山茂之
    • 学会等名
      ConBio2017(2017年12月11日、神戸)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 反転型糖転移酵素によるタンパク質アルギニン・ラムノシル化の構造基盤2017

    • 著者名/発表者名
      仙石徹、鈴木健裕、堂前直、渡邉千鶴、本間光貴、疋田泰士、山口芳樹、高橋英之、柳沢達男、〇横山茂之
    • 学会等名
      ConBio2017(2017年12月10日、神戸)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 無細胞タンパク質合成法を用いたセレノシステイン導入によるタンパク質の機能改変2017

    • 著者名/発表者名
      〇関英子、柳沢達男、横山茂之
    • 学会等名
      ConBio2017(2017年12月10日、神戸)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] ピロリシルtRNA合成酵素による寛容な非天然型アミノ酸認識の構造基盤2017

    • 著者名/発表者名
      ○柳沢達男、倉谷光央、関英子、樋野展正、坂本健作、横山茂之
    • 学会等名
      ConBio2017(2017年12月10日、神戸)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] ピロリジルtRNA合成酵素による寛容な非天然型アミノ酸認識の構造基盤2017

    • 著者名/発表者名
      倉谷光央、○柳沢達男、関英子、樋野展正、坂本健作、横山茂之
    • 学会等名
      第19回日本RNA学会年会(2017年7月19日、富山)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 無細胞タンパク質合成法を用いて導入したセレノシステインによるタンパク質の機能改変2017

    • 著者名/発表者名
      ○関英子、柳沢達男、横山茂之
    • 学会等名
      第17回日本蛋白質科学会年会(2017年6月21日、仙台)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] ピロリジルtRNA合成酵素による寛容な非天然型アミノ酸認識の構造的基盤2017

    • 著者名/発表者名
      倉谷光央、○柳沢達男、関英子、樋野展正、坂本健作、横山茂之
    • 学会等名
      第12回ケミカルバイオロジー学会年会(2017年6月8日、札幌)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 構造ゲノム科学でタンパク質の未知機能を探る2016

    • 著者名/発表者名
      柳沢達男、横山茂之
    • 学会等名
      第39回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      神奈川県横浜市 パシフィコ横浜
    • 年月日
      2016-11-30
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 髄膜炎菌由来EF-Pとラムノシル化修飾部位Arg32は生存に不可欠である2016

    • 著者名/発表者名
      柳沢達男、高橋英之、鈴木健裕、益田晶子、堂前直、横山茂之
    • 学会等名
      第89回日本生化学会大会
    • 発表場所
      宮城県仙台市 仙台国際センター
    • 年月日
      2016-09-25
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Neisseria meningitidis translation elongation factor P and its active-site arginine residue are essential for cell viability2016

    • 著者名/発表者名
      Tatsuo Yanagisawa, Hideyuki Takahashi, Takehiro Suzuki, Akiko Masuda, Naoshi Dohmae, Shigeyuki Yokoyama
    • 学会等名
      2016 tRNA Conference
    • 発表場所
      大韓民国済州市 ロッテホテル済州
    • 年月日
      2016-09-04
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Neisseria meningitidis translation elongation factor P and its active-site arginine residue are essential for cell viability2016

    • 著者名/発表者名
      Tatsuo Yanagisawa, Hideyuki Takahashi, Takehiro Suzuki, Akiko Masuda, Naoshi Dohmae, Shigeyuki Yokoyama
    • 学会等名
      RNA2016
    • 発表場所
      京都府京都市 京都国際会館
    • 年月日
      2016-06-28
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 髄膜炎菌由来EF-Pとラムノシル化修飾部位Arg32は生存に不可欠2016

    • 著者名/発表者名
      柳沢達男、高橋英之、鈴木健裕、益田晶子、堂前直、横山茂之
    • 学会等名
      第16回蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      福岡県福岡市 福岡国際会議場
    • 年月日
      2016-06-07
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [図書] 翻訳因子EF-Pのアミノアシル化とラムノシル化2019

    • 著者名/発表者名
      柳沢達男
    • 総ページ数
      6
    • 出版者
      生化学
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [図書] 糖転移酵素EarPによる翻訳因子EF-PのArgのラムノシル化の構造的な基盤2018

    • 著者名/発表者名
      仙石 徹、横山茂之、柳沢達男
    • 出版者
      新着論文レビュー
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [産業財産権] ピロリシルtRNA合成酵素2019

    • 発明者名
      理化学研究所
    • 権利者名
      理化学研究所
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 外国
  • [産業財産権] ピロリシルtRNA合成酵素2018

    • 発明者名
      理化学研究所
    • 権利者名
      理化学研究所
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2018-163967
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2021-12-27  

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