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2018 年度 実施状況報告書

プロトン輸送ATPaseを標的とした新規創薬アプローチ

研究課題

研究課題/領域番号 18K06629
研究機関岩手医科大学

研究代表者

關谷 瑞樹  岩手医科大学, 薬学部, 助教 (70509033)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワードプロトン輸送ATPase / ポリフェノール / F-ATPase / S. mutans
研究実績の概要

本課題では、病原性細菌のプロトン輸送 ATPase について駆動機構の解明と特異的な阻害化合物の探索を目的に研究を行った。S. mutans は、う蝕(虫歯)の原因菌の一つであり、同菌の除菌は虫歯の治療につながると考えられるが、薬物療法は一般的でない。S. mutans はプロトン輸送 ATPase としてF-ATPaseを有しており、今年度はS. mutansのF-ATPase のF1部分及び、F-ATPaseを発現した膜画分を調製し、触媒活性の評価と阻害化合物の探索を行った。S. mutansのF1 部分のATPase活性はE. coliの酵素に比べ低pHでも活性を維持しており、pH4.3でも触媒活性が確認できた。また、ピセタノールや、クルクミン、デメトキシクルクミンなどのポリフェノール類がF1や膜画分のATPase活性をpHに依らず強力に阻害することを明らかにした。S. mutansの増殖に対し、これらの化合物は、pH7.3の培地では抑制しなかったが、pH5.3では有意に抑制した。さらにピセタノール、クルクミン、デメトキシクルクミンはpH4.3でのS. mutansの生存率を大きく低下させた。これらの結果は、F-ATPaseがS. mutans の酸性環境における生存・増殖に重要な役割を果たしていることを示唆している。研究成果は Archives of Biochemistry and Biophysics 誌に発表した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

S. mutans におけるプロトン輸送ATPaseを精製し、その役割を明らかにした。また、阻害化合物をポリフェノールを中心に数種類見出した。これらの化合物は毒性も低いため、う蝕の予防などでの実用性も期待できる。研究は概ね順調に進展している。

今後の研究の推進方策

S. mutans におけるF-ATPaseの機能をより詳細に明らかにするために、F-ATPaseの欠損株を作製し、表現型を検討する。また、化膿性疾患を引き起こす口腔内病原細菌の S. anginosusはプロトン輸送ATPaseとしてF-ATPaseとA-ATPaseの2種類を有する。それぞれの酵素を精製し、阻害する化合物の探索や、菌の生存・増殖における役割などを検討していく。

次年度使用額が生じた理由

(理由)
病原微生物のプロトン輸送ATPase遺伝子のクローニングを一部次年度の実施とした。このため、分子生物学用試薬と人件費の一部を次年度に充てることとした。
(使用計画)
プロトン輸送ATPase遺伝子のクローニングのため、分子生物学用試薬と人件費に充てる。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Proton-pumping F-ATPase plays an important role in Streptococcus mutans under acidic conditions2019

    • 著者名/発表者名
      Sekiya Mizuki、Izumisawa Shintaro、Iwamoto-Kihara Atsuko、Fan Yang、Shimoyama Yu、Sasaki Minoru、Nakanishi-Matsui Mayumi
    • 雑誌名

      Archives of Biochemistry and Biophysics

      巻: 666 ページ: 46~51

    • DOI

      10.1016/j.abb.2019.03.014

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Essential Role of the a3 Isoform of V-ATPase in Secretory Lysosome Trafficking via Rab7 Recruitment2018

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto Naomi、Sekiya Mizuki、Tohyama Koujiro、Ishiyama-Matsuura Eri、Sun-Wada Ge-Hong、Wada Yoh、Futai Masamitsu、Nakanishi-Matsui Mayumi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 ページ: -

    • DOI

      10.1038/s41598-018-24918-7

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 口腔レンサ球菌の酸性環境におけるプロトン輸送 ATPase の役割2019

    • 著者名/発表者名
      関谷瑞樹、高坂未星、伊藤槻、櫻直也、 泉澤信太郎、楊帆、岩本(木原)昌子、石河太知、下山佑、 佐々木実、中西(松井)真弓
    • 学会等名
      日本薬学会第139年会
  • [学会発表] プロトン輸送 ATPase 阻害剤は歯周病菌 P. gingivalis の増殖を阻害する2018

    • 著者名/発表者名
      關谷瑞樹、下山佑、石河太知、高橋歩実、小田原大樹、佐々木実、二井將光、中西(松井)真弓
    • 学会等名
      第84回日本生化学会東北支部例会・シンポジウム
  • [学会発表] V-ATPase a3アイソフォームのリソソーム輸送における機能2018

    • 著者名/発表者名
      松元奈緒美、關谷瑞樹、遠山稿二郎、石山(松浦)絵里、和田(孫)戈虹、和田洋、二井將光、中西(松井)真弓
    • 学会等名
      第84回日本生化学会東北支部例会・シンポジウム
  • [学会発表] Essential role of proton pumping F-ATPase in acid tolerance of Streptococcus mutans2018

    • 著者名/発表者名
      Sekiya Mizuki, Izumisawa Shintaro, Kushigeta Aki, Haga Masato, Shimoyama Yu, Sasaki Minoru, Kimura Shigenobu, Sasaki Yuka, Iwamoto-Kihara Atsuko, Nakanishi-Matsui Mayumi
    • 学会等名
      IUBMB SEOUL
    • 国際学会
  • [学会発表] プロトン輸送 F-ATPase 阻害剤によるStreptococcus mutans の耐酸性の低下2018

    • 著者名/発表者名
      關谷瑞樹、泉澤信太郎、櫛桁安生、芳賀雅人、下山佑、石河太知、佐々木実、佐々木由香、岩本(木原)昌子、中西(松井)真弓
    • 学会等名
      第91回日本生化学会大会
  • [学会発表] V-ATPase a3アイソフォームは破骨細胞の分泌リソソームの細胞内輸送に必須である2018

    • 著者名/発表者名
      松元奈緒美、関谷瑞樹、遠山稿二郎、石山(松浦)絵里、和田(孫)戈虹、和田洋、二井將光、中西(松井)真弓
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会
  • [産業財産権] ペプチド型細菌ジペプチジルペプチダーゼ7阻害剤2018

    • 発明者名
      日高興士、津田裕子、阪本泰光、關谷瑞樹、小笠原渉
    • 権利者名
      日高興士、津田裕子、阪本泰光、關谷瑞樹、小笠原渉
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2018-151899号

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公開日: 2019-12-27  

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