| 研究課題/領域番号 |
16K05859
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| 研究機関 | 国立研究開発法人理化学研究所 |
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研究代表者 |
柳沢 達男 国立研究開発法人理化学研究所, 横山構造生物学研究室, 研究員 (10450420)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | タンパク質 / 病原性細菌 / 翻訳 / X線結晶構造解析 / バイオテクノロジー / 非天然型アミノ酸 / 翻訳後修飾 / クロスリンカー |
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| 研究実績の概要 |
翻訳因子EF-Pはほぼ全ての細菌に保存されているL字型のタンパク質で、プロリンが連続する配列のために起こる遺伝情報翻訳の遅れを解消する役割を担っている。その機能にはEF-Pの先端にあるLys34にβリジンが付加修飾されることが非常に重要である。一方でβリジル化修飾に関わる酵素は、大腸菌、サルモネラ菌、赤痢菌など細菌全体の3割弱にしか存在せず、残り7割以上の細菌には存在しない。研究主催者らは髄膜炎菌感染症の原因菌である髄膜炎菌由来のEF-Pに着目して髄膜炎菌から内在性のEF-Pを精製し分析したところArg32がラムノシル化修飾されていること、またプロリン連続配列における翻訳停滞を回復させる活性にはラムノシル化修飾が重要であること、更にEF-PおよびArg32は髄膜炎菌の生存に不可欠であることを明らかにしている(Yanagisawa et al., PLoS ONE 11,e0147907,2016)。本課題ではまず髄膜炎菌由来EF-P、EarP、およびEF-P/EarP複合体の結晶化を試みてその三次元構造を原子レベルで解明し、ラムノシル化修飾に重要な残基、EF-PとEarPの結合機序を明らかにする。最終的には病原性細菌由来のEF-Pなども含めEF-P翻訳後修飾や関連タンパク質のネットワークの全貌を解き明かすことを本研究の目的とする。EF-PやEF-P翻訳後修飾に関わるタンパク質は、ヒトなどの真核生物には存在せず細菌にのみ存在するが、EF-P翻訳後修飾をターゲットとした阻害剤を開発することで、ヒトやその体内に存在する腸内細菌、常在細菌に悪影響を及ぼさず、特定の病原細菌のみを退治できる有効な抗菌剤の開発につながることが期待される。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
髄膜炎菌由来EF-Pのラムノシル化修飾酵素EarP単体、EarPとその基質であるdTDPラムノースとの複合体の結晶構造解析、更にEarP、EF-P、dTDPラムノースとの３者複合体の結晶構造解析にも成功し、それぞれの複合体の結合機序を明らかにした。変異導入等の生化学的実験によりEF-Pラムノシル化修飾活性に重要なアミノ酸残基を同定すると共に、分子動力学的なシミュレーション解析によりEF-P(Arg32)との反応に適切なラムノースのコンフォメーションを推定してEF-Pラムノシル化の反応機構について解析した。
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| 今後の研究の推進方策 |
EF-Pラムノシル化の反応機構、EF-Pによる翻訳停滞解除活性について構造生物学的、生化学的に更に解析を進める予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
DNA、培地、一般試薬類が安価に済んだこと、合成上の問題からdTDPラムノース誘導体の合成を行わなかった。
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| 次年度使用額の使用計画 |
前年度の分を高価な非天然型アミノ酸の購入に宛てることにした。
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