| 研究課題/領域番号 |
19H03186
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分43030:機能生物化学関連
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| 研究機関 | 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構 |
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研究代表者 |
田辺 幹雄 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 特任准教授 (00716871)
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| 研究分担者 |
野村 紀通 京都大学, 医学研究科, 准教授 (10314246)
樹下 成信 岡山大学, 自然生命科学研究支援センター, 助教 (60646917)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2022年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2021年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2020年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2019年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
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| キーワード | 薬剤排出 / 構造解析 / MFS輸送体 / 膜輸送 / トランスポーター / 細菌感染症 / 薬剤耐性 / 物質輸送 / 多剤排出トランスポーター / 病原性細菌 / 薬剤排出トランスポーター / 抗体 / 再構成 / 病原菌 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
薬剤耐性を引き起こす原因となる多剤排出輸送体の薬剤認識とその輸送機構の解明を目指す。我々は病原性細菌が有するMajor facilitator superfamily(MFS)型の多剤排出輸送体の一つであるMdfAの結晶構造解析に我々は成功し、その薬剤輸送に伴う構造変化を明らかにした。しかしMdfAがどのように異なる骨格の薬剤を取り込み、認識し、細菌外に排出するのかは未だに明らかでない。構造情報を基にデザインした変異体の生化学、構造解析、分子動力学ミシュレーションを駆使しMdfAの多剤認識と薬剤の取り込み分子機構に迫る。また病原菌の多剤排出輸送体の構造解析を通じ、薬剤輸送機構の解明を目指す。
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| 研究成果の概要 |
MFS型薬剤排出輸送体の多剤認識と薬剤の取り込みのメカニズムを明らかにするため、MdfAやその他MFS型輸送体に着目し構造解析を通じ薬剤輸送機構の解明を目標とした。MdfAに関してはクライオ電顕単粒子解析法を用いて、これまで明らかになっていなかった新たに2つの構造状態を4オングストロームを超える分解能で決定した。薬剤輸送サイクルにおける内開きと外開きの構造をつなぐOcclude状態との中間構造を明らかにできた。黄色ブドウ球菌由来のNorAとその阻害剤の共構造を解析を目指した。期間内に構造解析まで至らなかったが、構造モデルを用いて阻害剤の結合サイトをシミュレーションを行い結合様式を推定できた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
生化学とX線結晶構造解析の手法を用いてMdfAの薬剤排出メカニズムの解明を試みてきたが、異なる骨格の薬剤認識とその輸送機構、また薬剤取り込み口については期間内中には明らかにできなかった。しかし抗体とクロスリンクの架橋実験、クライオ電顕単粒子解析を行うことにより複数の構造を捉えることが可能になった。またNorAの阻害剤に関する研究は盛んに行われているものの、これまで構造レベルでその結合領域を検討できたことはなかった。MFS輸送体の薬剤排出の結合、輸送メカニズムを明らかにすることは、細菌内において細胞質内に侵入した薬剤の代謝排出メカニズムをより深く研究する基盤を作ることに貢献したと考えている。
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