リゾチームおよびα-ラクトアルブミンの抗菌戦略

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13660129
• 研究機関: 鹿児島大学
• 研究代表者: イブラヒム ヒッシャム R. 鹿児島大学, 農学部, 助教授 (90274836)
• キーワード: リゾチーム / α-ラクトアルブミン / 抗菌活性 / 相互作用 / ヘテロダイマー / ピキア発現 / 乳腺細胞 / 新薬開発

研究概要

哺乳類の母乳中には、複雑な宿主防衛システムが備わっており、乳児の消化管と呼吸器官から侵入してくる病原体のコロニー形成やその増殖を防ぐ働きがある。しかし、防衛システムに関わる抗菌物質の明確な役割や、その成分がどのように相互作用し、宿主を外敵から守っているかは知られていない。その中で、ヒト母乳中のリゾチーム(LZ)の含量が牛乳中の含量に比べ、顕著に高いことは注目に値する点である。又、LZと立体構造的に相同性が高いことで知られているホエータンパク質中のα-ラクトアルブミン(LA)は、哺乳類の乳中の主要成分であり、ヒト母乳中においてのみ大量のLZと同時に存在していることは大変興味深い。しかし、現在まで、LZとLAの乳中での生理機能と相互作用は解明されていない。本研究では、抗菌システムにおけるLZとLAの相互作用と生理機能の解明を目的とし、まず、鶏LZと牛LAを用いて、両タンパク質の相互作用と抗菌活性への影響を調べた。その結果、LZとLAが相互作用していることとLZ-LAの複合体はヘテロダイマーとして存在していることが明らかにした。また、複合体にしたLZ-LAは、グラム陽性菌とグラム陰性菌のどちらに対しても、強い抗菌活性があることも分かった。そして、ヒト母乳中に共存しているLZとLAの生理機能を解明するのために、一人の女性の母乳中の乳腺細胞からLZとLAの遺伝子をクローニングし、ピキアによるタンパク質の大量発現システムの構築を図た。ヒトhLZとhLAおよびこれらのヘテロダイマーのcDNAの合成し。ピキアでの発現量は、培養時間24時間で共に約30mg/Lであった。上記のように本研究により、LZはLAと相互作用することにより、その抗菌活性を向上させることが明らかにされた。さらに新しく構築されたhLZとhLAおよびこれらのヘテロダイマーのピキアによる画期的な大量発現システムは、今まで明らかにされていない、ヒト母乳中でのLZとLAの機能特性の解明に貢献できる。

研究成果

• [文献書誌] H.R.IBRAHIM, T.Matsuzaki, T.Aoki: "Genetic evidence that antibacterial activity of lysozyme is independent of its catalytic function"FEBS Letters. 506. 27-32 (2001)
• [文献書誌] H.R.IBRAHIM, U.Thomas, A.Pellegrini: "A helix-loop-helix peptide at the upper lip of the active site cleft of lysozyme confers potent antimicrobial activity with membrane permeabilization action"Journal of Biological Chemistry. 276(47). 43767-43774 (2001)
• [文献書誌] H.R.IBRAHIM, T.Aoki, A.Pellegrini: "Strategies for New Antimicrobial Proteins and Peptides : Lysozyme and Aprotinin as Model Molecules"Current Pharmaceutical Design. 8(9). 671-693 (2002)
• [文献書誌] R.IBRAHIM, T.Aoki: "New Promises of Lysozyme as Immune Modulator and Antimicrobial Agent for Nutraceuticals"Foods & Food Ingredients Journal. 208(5). 361-374 (2003)
• [文献書誌] H.R.IBRAHIM, N.Taniyama, T.Aoki: "Distinct dimerization between a-lactalbumin and lysozyme exhibiting novel antimicrobial activity against gram-positive and gram-negative bacteria"Letters in Drug Design & Discovery. 1(2). 35-44 (2004)