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呼吸鎖シトクロムbd型オキシダーゼの新規結晶構造に基づく抗菌薬のデザイン

研究課題

研究課題/領域番号 16K07299
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 機能生物化学
研究機関九州工業大学

研究代表者

坂本 順司  九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 教授 (80175364)

研究協力者 ミヘル ハルトムート  
サファリアン シャーラ  
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2018年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2016年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワード呼吸鎖 / シトクロム / 好熱性細菌 / アミノ酸生産菌 / グラム陽性菌 / 生体エネルギー変換 / 電子伝達系 / コリネバクテリウム / シトクロムbd / キノールオキシダーゼ
研究成果の概要

多くの生物は呼吸によって活力を得ている。吸い込んだ酸素の力で食物の有機物を酸化(穏やかな燃焼)する反応を行う分子装置を呼吸鎖酸化酵素と呼ぶ。ヒトや家畜で働くヘム銅型酸化酵素は1995年以来精密な立体構造が解かれ詳しく研究されてきた。本研究では、多くの微生物で働くシトクロムbd型酸化酵素の原子レベルの精密構造を、ドイツの研究所との共同で世界で初めて解き、本研究期間に学術論文として公表した。また、その3つのヘムの酸化還元電位に関する新たな知見を得た。さらに、この新たな構造に基づき、in silicoシミュレーションによる新規抗菌薬の候補化合物を絞り込む段階に達した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で精密な分子構造の解明に成功したシトクロムbd型酸化酵素は、従来から解明されていたヘム銅型酸化酵素とは異なり、ヒトや家畜には存在せず、結核菌やジフテリア菌、MRSAを含む黄色ブドウ球菌など多くの病原菌の生存や毒性に関与している。これらの病原菌では、従来の医薬品が効かない耐性菌の発生が、先進国と発展途上国の両方で大きな問題となっている。今回の精密構造に基づき、新しい阻害剤を設計したり探索したりすることにより、これまでより作用が強かったり耐性を回避できる新タイプの抗感染症薬を創出できる道が開かれた。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件) 図書 (1件)

  • [国際共同研究] Max Planck Institute of Biophysics(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] マックスプランク生物物理学研究所(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Structure of a bd oxidase indicates similar mechanisms for membrane-integrated oxygen reductases.2016

    • 著者名/発表者名
      Safarian S, Rajendran C, Muller H, Preu J, Langer JD, Ovchinnikov S, Hirose T, Kusumoto T, Sakamoto J, Michel H.
    • 雑誌名

      Science

      巻: 352 号: 6285 ページ: 583-586

    • DOI

      10.1126/science.aaf2477

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] アミノ酸産生菌における呼吸鎖化還元酵素の拡張型超複合体構造解析2018

    • 著者名/発表者名
      平川可純, 石橋 航, 楠本朋一郎, 坂本順司, 安永卓生
    • 学会等名
      第60 回 日本顕微鏡学会九州支部集会・学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 呼吸鎖シトクロムbdオキシダーゼの多様性:グラム陽性菌内部でさえ大きい2017

    • 著者名/発表者名
      中垣沙也香、広瀬太一朗、吉田 宰、坂本順司
    • 学会等名
      日本生体エネルギー研究会第43回討論会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Cytochrome bd-type quinol oxidases: structural variety even within the Gram-positive bacteria.2016

    • 著者名/発表者名
      Junshi Sakamoto, Tsukasa Yoshida, Taichiro Hirose, Tomoichirou Kusumoto.
    • 学会等名
      19th Eropean Bioenergetics Conference
    • 発表場所
      Riva del Garda, Italy
    • 年月日
      2016-07-02
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The Cytochrome bd Oxidases Possess a Unique Protein Structure and an Unexpected Heme Group Arrangement.2016

    • 著者名/発表者名
      Schara Safarian, Chitra Rajendran, Hannelore Muller, Julia Preu, Julian D. Langer, Sergey Ovchinnikov, Taichiro Hirose, Tomoichirou, Kusumoto, Junshi Sakamoto, Hartmut Michel
    • 学会等名
      19th Eropean Bioenergetics Conference
    • 発表場所
      Riva del Garda, Italy
    • 年月日
      2016-07-02
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The first atomic structure of cytohrome bd-type respiratory oxidase2016

    • 著者名/発表者名
      Junshi Sakamoto
    • 学会等名
      The 4th International ALA and Porphyrin Symposium
    • 発表場所
      Ryojun Hall of Nagasaki University
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] 基礎分子遺伝学・ゲノム科学2018

    • 著者名/発表者名
      坂本順司
    • 総ページ数
      238
    • 出版者
      裳華房
    • ISBN
      9784785352370
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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