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コレラ菌NADH-ユビキノン酸化還元酵素を標的とする抗菌剤創製基盤の確立

研究課題

研究課題/領域番号 21H02130
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分38040:生物有機化学関連
研究機関京都大学

研究代表者

三芳 秀人  京都大学, 農学研究科, 教授 (20190829)

研究分担者 岸川 淳一  大阪大学, 蛋白質研究所, 助教 (80599241)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2023年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2022年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2021年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
キーワード呼吸鎖酵素 / ユビキノン / プロトンポンプ / クライオ電子顕微鏡 / コレラ菌呼吸鎖酵素 / NADH脱水素酵素 / 抗菌剤 / コレラ菌 / コロルミシン
研究開始時の研究の概要

Na+輸送性NADH-ユビキノン酸化還元酵素(NQR)は、コレラ菌など一部の病原性細菌のエネルギー代謝を担う呼吸鎖酵素であり、抗菌剤の創薬標的として期待できる。天然物コロルミシンは、NQRに対して極めて高い選択性を有する強力な阻害剤であり、抗菌剤開発に向けたシーズ化合物となり得る。本研究では、“NQR-コロルミシン”相互作用を分子レベルで明らかにすると同時に、in vivo 抗菌活性の顕著な上昇を図ることによって、コレラ菌NQRを標的とする抗菌剤創製に向けた研究基盤を確立することを目的とする。

研究成果の概要

Na+輸送性NADH-ユビキノン酸化還元酵素(以下、NQRと略す)は、コレラ菌など一部の病原性細菌のエネルギー代謝に必須の呼吸鎖酵素であり、抗菌剤の創薬標的として期待されている。天然物コロルミシンAは、NQRに対して極めて高い選択性を発揮する強力な阻害剤であり、抗菌剤開発に向けたシーズ化合物になり得る。本研究では、コロルミシンAの分子プローブ化を基軸にした有機化学的手法と、クライオ電子顕微鏡(cryo-EM)による構造生物学的手法を駆使して、コレラ菌NQRを標的とする抗菌剤創製に向けた研究基盤の確立を目指す。

研究成果の学術的意義や社会的意義

病原性細菌に由来する食中毒が時々報道されるものの、コレラ菌による大規模な感染症はもはや日本では深刻な感染症ではなくなった。しかし、世界に目を向けると発展途上国では地域的流行が散発しており、依然として人命に関わる深刻な感染症である。そのため、NQRを標的分子とする優れた殺菌剤の開発に向けた研究基盤の構築は極めて重要な課題である。また、薬剤耐性菌の出現が深刻な問題となっている現代、NQRのような比較的新しい創薬標的を開拓することの意義は大きい。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2024 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 1件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] レンセラー工科大学(米国)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] レンセラー工科大学(米国)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] レンセラー工科大学(米国)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] Cryo-EM structures of Na+-pumping NADH-ubiquinone oxidoreductase from Vibrio cholerae2022

    • 著者名/発表者名
      Kishikawa Jun-ichi、Ishikawa Moe、Masuya Takahiro、Murai Masatoshi、Kitazumi Yuki、Butler Nicole L.、Kato Takayuki、Barquera Blanca、Miyoshi Hideto
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 13 号: 1 ページ: 4082-4082

    • DOI

      10.1038/s41467-022-31718-1

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The side chain of ubiquinone plays a critical role in Na+ translocation by the NADH-ubiquinone oxidoreductase (Na+-NQR) from Vibrio cholera2022

    • 著者名/発表者名
      Moe Ishikawa, Tkahiro Msuya, Seina Kuroda, Shinpei Uno, Nicole Butler, Sara Foreman, Masatoshi Murai, Blanca Barquera, and Hideto Miyoshi
    • 雑誌名

      Biochim. Biophy. Acta (Bioenergetics)

      巻: 未定 号: 5 ページ: 148547-148547

    • DOI

      10.1016/j.bbabio.2022.148547

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] コレラ菌Na+輸送型NADH-キノン酸化還元酵素の特異的化学修飾と動態観測2024

    • 著者名/発表者名
      宮地 咲野、田中 比奈子、石川 萌、Blanca Barquera、桝谷 貴洋、村井 正俊、三芳 秀人
    • 学会等名
      日本農芸化学会2024年度大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] コレラ菌Na+輸送性NADH-キノン酸化還元酵素に対する阻害剤の作用機構の解明2024

    • 著者名/発表者名
      石川 萌、岸川 淳一、桝谷 貴洋、村井 正俊、加藤 貴之、Barquera Blanca、三芳 秀人
    • 学会等名
      日本農芸化学会2024年度大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] コレラ菌Na+輸送性NADH-キノン酸化還元酵素に関する阻害剤作用機構の解明2023

    • 著者名/発表者名
      石川 萌、岸川 淳一、桝谷 貴洋、村井 正俊、加藤 貴之、Blanca Barquera、三芳 秀人
    • 学会等名
      日本生体エネルギー研究会第49回討論会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] コレラ菌Na+輸送型NADH-キノン酸化還元酵素の動態観測2023

    • 著者名/発表者名
      宮地 咲野、田中 比奈子、石川 萌、桝谷 貴洋、村井 正俊、Blanca Barquera、三芳 秀人
    • 学会等名
      第37回農薬デザイン研究会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Cryo-EM Structures of the Na+-Pumping NADH-ubiquinone Oxidoreductase from Vibrio cholerae2023

    • 著者名/発表者名
      Ishikawa, M., Kishikawa, J., Masuya, T., Murai, M., Kitazumi, Y., Butler, N. L., Kato, T., Barquera, B., and Miyoshi, H.
    • 学会等名
      Gordon Research Conference on Bioenergetics
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] クライオ電子顕微鏡を用いたコレラ菌Na+輸送性NADH-ユビキノン酸化還元酵素の構造解明2023

    • 著者名/発表者名
      石川 萌,岸川 淳一,桝谷 貴洋, 村井 正俊,北隅 優希, Nicole L. Butler,加藤 貴之, Blanca Barquera,三芳 秀人
    • 学会等名
      日本農芸化学会 2022年度京都大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] コレラ菌Na+輸送性NADH-ユビキノン酸化還元酵素におけるユビキノン側鎖の結合部位の同定2023

    • 著者名/発表者名
      石川 萌,桝谷 貴洋, 村井 正俊, Nicole L. Butler, Blanca Barquera,三芳 秀人
    • 学会等名
      日本農薬学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] コレラ菌Na+輸送性NADH-ユビキノン酸化還元酵素におけるユビキノン側鎖の結合部位の同定2022

    • 著者名/発表者名
      石川 萌,桝谷 貴洋, 村井 正俊, Nicole L. Butler, Blanca Barquera,三芳 秀人
    • 学会等名
      生体エネルギー研究会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] クライオ電子顕微鏡を用いたコレラ菌Na+輸送性NADH-ユビキノン酸化還元酵素の構造解明2022

    • 著者名/発表者名
      石川 萌,岸川 淳一,桝谷 貴洋, 村井 正俊,北隅 優希, Nicole L. Butler,加藤 貴之, Blanca Barquera,三芳 秀人
    • 学会等名
      日本生物物理学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] コレラ菌NADH-ユビキノン酸化還元酵素のNa+輸送におけるユビキノン側鎖の重要性2022

    • 著者名/発表者名
      石川萌、桝谷貴洋、黒田聖奈, 宇野晋平、志波智生、稲岡健ダニエル、村井正俊、Blanca Barquera、三芳秀人
    • 学会等名
      日本農芸化学会 2022年度京都大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] コレラ菌の生存に必須である呼吸鎖酵素の構造を解明―病原性細菌に対する新しい抗菌剤の開発研究へ貢献―

    • URL

      https://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research-news/2022-07-27

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [備考] コレラ菌の生存に必須である呼吸鎖酵素の構造を解明 ―病原性細菌に対する新しい抗菌剤の開発研究へ貢献―

    • URL

      https://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research-news/2022-07-27

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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