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2019 年度 実績報告書

病原性細菌由来翻訳関連タンパク質の構造生物化学

研究課題

研究課題/領域番号 16K05859
研究機関順天堂大学

研究代表者

柳沢 達男  順天堂大学, 医学部, 非常勤助教 (10450420)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
キーワード翻訳 / バイオテクノロジー / 翻訳後修飾 / タンパク質 / 非天然型アミノ酸 / アミノアシルtRNA合成酵素 / tRNA / ケミカルバイオロジー
研究実績の概要

翻訳因子EF-Pは細菌由来のL字型タンパク質で、プロリンが連続する配列(プロリンストレッチ)で起こる遺伝暗号翻訳(タンパク質合成)の停滞を解消するタンパク質である。大腸菌やサルモネラ菌の場合、EF-Pの機能にはL字先端にあるLys34にβリジンが付加修飾されていることが非常に重要である。研究代表者等はβリジル化修飾酵素群を持たない髄膜炎菌由来のEF-PではL字先端のArg32がラムノシル化されていること、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たが、更に髄膜炎菌由来EF-Pのラムノシル化修飾酵素EarPとEarP/EF-P複合体の結晶構造を解明することに成功し、多くの親水性および疎水性相互作用により形と配列の両方を認識し高い基質特異性を実現しているEarPとEF-Pとの結合機序を明らかにした。また各種変異体の生化学的解析によりEF-P(Arg32)ラムノシル化活性に重要なアミノ酸残基を同定すると共に、ドッキングシミュレーションにより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た。EarPによるEF-P(Arg32)ラムノシル化はAsp20を一般塩基としたSN2反応を介して起こること、EarPのArg32への結合とそれに伴う構造変化がラムノース環の反転を誘起し反応が促進されるタンパク質Argラムノシル化の新たな分子機構について提案した。EarPのように細菌にしか存在しないEF-P修飾酵素を阻害する化合物を設計すれば感染症を引き起こす病原菌や薬剤耐性菌に対して副作用の無い有効な抗菌薬にすることが期待できる。このような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繋がると期待される。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (2件) 産業財産権 (1件) (うち外国 1件)

  • [雑誌論文] Fully productive cell-free genetic code expansion with structure-based engineering of pyrrolysyl-tRNA synthetase from Methanomethylophilus alvus2020

    • 著者名/発表者名
      Eiko Seki, Tatsuo Yanagisawa, Mitsuo Kuratani, Kensaku Sakamoto, and Shigeyuki Yokoyama
    • 雑誌名

      ACS Synthetic Biology

      巻: 9 ページ: 718-732

    • DOI

      10.1021/acssynbio.9b00288

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 翻訳因子EF-Pのアミノアシル化とラムノシル化2019

    • 著者名/発表者名
      柳沢達男
    • 雑誌名

      生化学 総説(みにれびゅー)

      巻: 91 ページ: 91-95

  • [学会発表] Expanding the genetic code of Neisseria meningitidis with unnatural amino acids.2019

    • 著者名/発表者名
      高橋英之、大西真、横山茂之、柳沢達男
    • 学会等名
      第93回日本細菌学会総会
  • [学会発表] Analyses of meningococcal cysteine transport system as a nutrient virulence factor for the infection2019

    • 著者名/発表者名
      高橋英之、横山茂之、柳沢達男
    • 学会等名
      第92回日本細菌学会総会
  • [産業財産権] ピロリシルtRNA合成酵素2019

    • 発明者名
      理化学研究所
    • 権利者名
      理化学研究所
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      PCT/JP2019/034233
    • 外国

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公開日: 2021-01-27  

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