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呼吸鎖酵素の新規アロステリック調節機構の証明と抗菌剤開発への展開

研究課題

研究課題/領域番号 21K15443
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分49050:細菌学関連
研究機関国立研究開発法人国立循環器病研究センター

研究代表者

西田 優也  国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 研究所, 室長 (10793440)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2022年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2021年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワードシトクロムc酸化酵素 / 呼吸鎖 / 薬剤耐性菌 / 抗菌薬 / アロステリック阻害剤 / クライオ電子顕微鏡 / X線結晶構造解析 / アロステリック阻害薬 / ヘムタンパク質 / アロステリック創薬
研究開始時の研究の概要

鉄原子を活性中心にもつヘムタンパク質は、幅広い生命活動に必須のタンパク質群であり、重要な創薬標的である。本研究では、異なるヘムタンパク質の阻害剤を合理的に探索し、ヘムタンパク質に普遍的な活性調節機構の存在を証明する。モデル酵素として2つのヘムタンパク質を用い、阻害剤との複合体構造解析に続いて、活性調節機構の比較検証を行い、新規メカニズムに基づく抗菌剤の開発に繋げる。

研究成果の概要

近年、次々と新しい薬剤耐性病原菌が発生している。その対策として、新規なメカニズムによる抗生物質の開発が強く求められているが、その研究の過程ではヒトへの副作用が問題となる。本研究では、呼吸鎖複合体というヒトにも保存されたタンパク質でありながら、病原菌特異的な阻害剤を合理的に探索する方法を発見し、最終的には、薬剤耐性淋菌に対して殺菌作用を持つ特異的抗菌薬の発見に至った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、病原菌では創薬標的として期待が高い呼吸鎖酵素を標的としており、その成果は、学術的のみならず、医療や産業への展開が期待できる。さらに、髄膜炎菌/淋菌酵素でも特異的な阻害剤を発見し、これが薬剤耐性淋菌に対して殺菌作用を持つことを示したことは、申請者の仮説を実証する内容である。以上の結果を論文としてまとめ発表した (Nishida et al. Nature commun., 2022)。

報告書

(3件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2022 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 2件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Identifying antibiotics based on structural differences in the conserved allostery from mitochondrial heme-copper oxidases.2022

    • 著者名/発表者名
      Nishida Y, Yanagisawa S, Morita R, Shigematsu H, Shinzawa-Itoh K, Yuki H, Ogasawara S, et al
    • 雑誌名

      Nat Commun.

      巻: 13 号: 1 ページ: 7591-7591

    • DOI

      10.1038/s41467-022-34771-y

    • 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
  • [雑誌論文] Effects of Interfacial Interactions on Electrocatalytic Activity of Cytochrome c Oxidase in Biomimetic Lipid Membranes on Gold Electrodes2022

    • 著者名/発表者名
      Kato Masaru、Sano Ryoya、Yoshida Narumi、Iwafuji Masatoshi、Nishiyama Yoshito、Oka Sayuki、Shinzawa-Itoh Kyoko、Nishida Yuya、Shintani Yasunori、Yagi Ichizo
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry Letters

      巻: 13 号: 39 ページ: 9165-9170

    • DOI

      10.1021/acs.jpclett.2c01765

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] AMPK regulates cell shape of cardiomyocytes by modulating turnover of microtubules through CLIP‐1702020

    • 著者名/発表者名
      Yashirogi Shohei、Nagao Takemasa、Nishida Yuya、Takahashi Yusuke、Qaqorh Tasneem、Yazawa Issei、Katayama Toru、Kioka Hidetaka、Matsui Tsubasa S、Saito Shigeyoshi、Masumura Yuki、Tsukamoto Osamu、Kato Hisakazu、Ueda Hiromichi、Yamaguchi Osamu、Yashiro Kenta、Yamazaki Satoru、Takashima Seiji、Shintani Yasunori
    • 雑誌名

      EMBO reports

      巻: 22 号: 1

    • DOI

      10.15252/embr.202050949

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 呼吸鎖複合体 IV のコア構造に注目した病原菌特異的抗菌薬の探索2022

    • 著者名/発表者名
      Yuya Nishida, Yasunori Shintani
    • 学会等名
      日本生体エネルギー研究会 第48回討論会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Conserved allostery in heme-copper oxidases can generate pathogen-specific antibiotics2022

    • 著者名/発表者名
      Yuya Nishida, Yasunori Shintani
    • 学会等名
      Cell Symposia: Multifaceted Mitochondria (CMIT2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Evolutionally conserved allostery in heme-copper oxidases can generate pathogen-specific antibiotics2022

    • 著者名/発表者名
      Yuya Nishida, Yasunori Shintani
    • 学会等名
      21th European Bioenergetics Conference
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Conserved allostery in heme-copper oxidases2021

    • 著者名/発表者名
      西田優也
    • 学会等名
      Chem-Bio Informatics Society Annual Meeting 2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] A novel allostery in cytochrome c oxidase2021

    • 著者名/発表者名
      西田優也
    • 学会等名
      第94回日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 呼吸鎖複合体 IV で見出された新規アロステリック活性調節機構2021

    • 著者名/発表者名
      西田優也
    • 学会等名
      第47回 生体分子討論会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [図書] ヘムタンパク質の科学2022

    • 著者名/発表者名
      城 宜嗣、青野 重利、齋藤 正男
    • 総ページ数
      472
    • 出版者
      エヌ・ティー・エス
    • ISBN
      9784860437787
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [備考] 呼吸鎖酵素に隠された阻害機構の解明 病原菌特異的な新規抗菌薬の合理的創出を目指して

    • URL

      https://www.ncvc.go.jp/pr/release/pr_35763/

    • 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: 2024-01-30  

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