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2020 年度 実績報告書

ヘム鉄獲得システムを阻害する人工金属蛋白による緑膿菌の新規殺菌法開発

研究課題

研究課題/領域番号 18H02084
研究機関名古屋大学

研究代表者

荘司 長三  名古屋大学, 理学研究科, 教授 (90379587)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワードヘム獲得蛋白質 / 緑膿菌 / ポルフィリン / フタロシアニンシアニン / 光殺菌 / 増感剤 / 多剤耐性菌 / 結晶構造解析
研究実績の概要

強い薬剤抵抗性を持ち,多剤耐性化しやすく,院内感染の主要な原因菌となっている緑膿菌は,鉄欠乏状態で,鉄分としてヘムを獲得するためにヘム獲得蛋白質(HasA)を分泌する.菌体外に放出されたHasAは,ヘムを捕捉して緑膿菌に戻り,菌体表面に存在するHasAに特異的な受容体蛋白質(HasR)と相互作用してヘムをHasRに受け渡す.HasRを介して緑濃菌に取り込まれたヘムは菌体内で分解され,鉄源として利用される.HasAは,上下2本のループを用いてヘムを挟み込む独特なヘム結合様式でヘムと結合するため,ヘムとは異なる形状の合成金属錯体であってもHasAなら捕捉可能であると考え,HasAと合成金属錯体の複合化を試み,ヘムとは構造が大きく異なる鉄サロフェン,鉄フタロシアニン,鉄ジフェニルポルフィリンとその誘導体などの様々な金属錯体を捕捉できることを結晶構造解析により明らかにしてきた.光増感剤としてガリウムフタロシアニン(Ga-Pc)を取り込ませたHasAを緑膿菌に作用させて,Ga-Pcを積極的に取り込ませたあとに,10分間の赤色光を照射するだけで99.99%以上の緑膿菌を光殺菌できることを明らかにした.多くの抗菌薬が効かない多剤耐性緑膿菌(臨床株)であっても短時間の光照射によって殺菌できることを報告した.金属錯体とヘム獲得蛋白質の複合化に関しては,鉄テトラフェニルポルフィリンとその誘導体がHasAと複合体を形成できることを明らかにした.嵩高い置換基を持つ合成金属錯体の鉄テトラフェニルポルフィリンが天然蛋白質に安定に取り込まれることを結晶構造解析により確認した.さらに嵩高い置換基を有する金属錯体もHasA変異体を利用することにより安定な複合体を形成可能であることも明らかにしている.緑膿菌由来のHasAだけでなく,他の菌体由来のHasAであっても合成ポルフィリンとその類縁体を捕捉可能であることも明らかにした.

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2020

すべて 学会発表 (11件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件) 図書 (1件)

  • [学会発表] 緑膿菌の鉄獲得系を利用する選択的な光増感剤輸送と光殺菌2020

    • 著者名/発表者名
      荘司長三
    • 学会等名
      第94回日本感染症学会総会・学術講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] 金属酵素の誤作動誘起と高難度酸化反応2020

    • 著者名/発表者名
      荘司長三
    • 学会等名
      第53回酸化反応討論会
    • 招待講演
  • [学会発表] The Building of Rigid Heme Protein Multimers Based on Metal Coordination2020

    • 著者名/発表者名
      H. Inaba, Y. Shisaka, G. Ueda, K. Suzuki, S. Ariyasu, Y. Aiba, H. Sugimoto, O. Shoji
    • 学会等名
      IRCCS第4回国際シンポジウム"Multidimensional control over material structure and function”
    • 国際学会
  • [学会発表] Stable metalloprotein composed of a bulky synthetic porphyrin and theheme acquisition protein secreted by Pseudomonas aeruginosa2020

    • 著者名/発表者名
      G. Ueda, Y. Shisaka, E. Sakakibara, H. Sugimoto, S. Osami
    • 学会等名
      第20回日本蛋白質科学会年会
  • [学会発表] かさ高いメソ位置換ポルフィリンを捕捉したヘム獲得タンパク質HasA2020

    • 著者名/発表者名
      上田我竜、四坂勇磨、榊原えりか、有安真也、杉本宏、荘司長三
    • 学会等名
      錯体化学会第70回討論会
  • [学会発表] 金属配位をトリガーとする剛直に連結されたヘムタンパク質多量体形成2020

    • 著者名/発表者名
      稲葉大晃、四坂勇磨、上田我竜、有安真也、愛場雄一郎、杉本宏、荘司長三
    • 学会等名
      錯体化学会第70回討論会
  • [学会発表] 金属配位をトリガーとするヘムタンパク質超分子の構築を目指したヘムタンパク質の多量体形成2020

    • 著者名/発表者名
      稲葉大晃、四坂勇磨、上田我竜、有安真也、愛場雄一郎、杉本宏、荘司長三
    • 学会等名
      第10回CSJ化学フェスタ
  • [学会発表] Delivery of Aluminium Phthalocyanine by Exploiting the Heme Acquisition System of Pseudomonas aeruginosa for an Effective Photosterilization2020

    • 著者名/発表者名
      奥田理央、四坂勇磨、榊原えりか、有安真也、愛場雄一郎、荘司長三
    • 学会等名
      第10回CSJ化学フェスタ
  • [学会発表] Construction of Heme Protein HasA Capturing Artificial Metal Complexes for Novel Biocatalysts2020

    • 著者名/発表者名
      E. Sakakibara, Y. Shisaka, H. Sugimoto, S. Ariyasu, O. Shoji
    • 学会等名
      日本化学会第 101 春季年会
  • [学会発表] メソ位置換ポルフィリン誘導体によるヘム獲得タンパク質 HasAの二量化2020

    • 著者名/発表者名
      上田我竜、四坂勇磨、榊原えりか、有安真也、杉本宏、荘司長三
    • 学会等名
      日本化学会第 101 春季年会
  • [学会発表] 金属錯体によって制御された剛直なヘムタンパク質多量体の構築2020

    • 著者名/発表者名
      稲葉大晃、四坂勇磨、上田我竜、鈴木和人、有安真也、愛場雄一郎、杉本宏、荘司長三
    • 学会等名
      日本化学会第 101 春季年会
  • [図書] 人工金属タンパク質で緑膿菌を狙い撃ち 緑膿菌が分泌するヘムタンパク質で金属フタロシアニンを送り込む2020

    • 著者名/発表者名
      荘司長三、四坂勇磨
    • 総ページ数
      749-753
    • 出版者
      ファルマシア(日本薬学会会報誌)Vo.56, No.8

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公開日: 2022-12-28  

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