病原性真菌のアゾール抗真菌剤耐性獲得機構に関する分子レベルでの解析

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10672081
• 研究機関: 武庫川女子大学
• 研究代表者: 吉田 雄三 武庫川女子大学, 薬学部, 教授 (70085281)
• 研究分担者: 青山 由利 創価大学, 工学部, 助教授 (00158718)
• キーワード: アゾール抗真菌剤 / シトクロムP450 / 薬剤耐性菌 / 突然変異 / ステロール合成阻害 / アゾール耐性真菌 / CYP51 / Candida albicans

研究概要

本研究課題ではC.albicansのフルコナゾール耐性DUMC136株を対象として、アゾール耐性機構を標的酵素であるCYP51の変異に注目して解析を行なっている。最終年度にあたる本年度は、大腸菌内に発現させたアゾール耐性株と野生株のCYP51(3種類)を精製し、それぞれと酵母から精製したP450還元酵素による再構成酵素系を作成して、個々のCYP51の活性と種々のアゾール化合物に対する感受性の違いを解析した。野生株のCYP51対立遺伝子にコードされている2種のCYP51では、二つのアミノ酸置換があるにもかかわらず、活性、アゾール感受性、分光学的性質に有意な差が見られなかった。しかし、野生株のCYP51との間に2ないし4個のアミノ酸置換をもつ耐性株のCYP51では、活性とフルコナゾール感受性が共に有意に低下していた他、酸化型のSoret吸収帯の僅かな長波長シフト、還元型CO結合物の安定性の低下など、野生株由来のCYP51とは明らかに異なる性質を示した。最近のM.tuberculosis CYP51の結晶構造解析結果によれば、耐性株CYP51で変異が起こっているCヘリックス領域は可動性が高い領域であり、基質や阻害剤との結合などによる酵素の立体構造変化に関与する可能性が指摘されている。したがって耐性株CYP51のアゾール耐性は、変異によってアゾール化合物と直接相互作用するアミノ酸残基が置換してアゾール化合物との親和性が低下するのではなく、アミノ酸置換による分子全体の立体構造の微妙な変化が間接的にアゾール化合物との反応性を低下させるという機構で生じたものである可能性が高いと結論できる。

研究成果

• [文献書誌] Yoshida,Y.: "Sterol 14-Demethylase P450 (CYP51) Provides a Breakthrough for the Discussion on the Evolution of Cytochrome P450 Gene Superfamily"Biochem.Biophys.Res.Commun.. 273. 799-804 (2000)
• [文献書誌] Aoyama,Y.: "Emergence of Fluconazole-Resistant Sterol 14-Demethylase P450 (CYP51) in Candida albicans Is a Model Demonstrating the Diversification Mechanism of P450."Arch.Biochem.Biophys. 379. 170-171 (2000)
• [文献書誌] Hori,K.: "Structure-activity Relationships of a New Antifungal Imidazole, AFK-108, and Related Compounds."Chem.Pham.Bull.. 48. 60-64 (2000)
• [文献書誌] Nitahara,Y.: "Purification and Characterization of Rat Sterol 14-Demethylase P450 (CYP51) Expressed in Escherichia coli."J.Biochem.. 126. 927-933 (1999)
• [文献書誌] Asai,K.: "Formation of Azole-resistant Candida albicans by Mutation of Sterol 14-Demethylase P450."Antimicrob.Agents Chemother.. 43. 1163-1169 (1999)
• [文献書誌] 吉田雄三: "ステロール14脱メチル化P450(CYP51)に関する最近の話題"日本農芸化学会誌. 73. 1026-1029 (1999)