プロトン輸送ATPaseを標的とした新規創薬アプローチ

2019 年度 実施状況報告書

• 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 / F-ATPase / A-ATPase / S. anginosus

研究実績の概要

本研究課題では、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ている。Streptococcus anginosusは、通性嫌気性のグラム陽性細菌で、口腔内や消化器などの組織で増殖し、膿瘍の形成や心内膜炎を引き起こすことが知られている。同菌は、F型とA型（V型）の2種類のプロトン輸送ATPase遺伝子を有している。
RT-PCR、及びウェスタンブロッティングの結果から、S. anginosusにおいてF型とA型のプロトン輸送ATPaseの発現が確認された。また、F型ATPaseは酸性環境において発現量が増加した。F型ATPase 阻害作用を有するデメトキシクルクミンは、野性型のS. anginosusに対しては培地のpHに依らず、弱い増殖抑制作用を示した。一方、アルギニンからアンモニアを生成することで酸性環境での増殖に関与するアルギニンデアミナーゼarcAの欠損株に対しては、pH5.3の培地でのみ、より低濃度で強力な増殖抑制作用を示した。さらに、pHを4.3に低下させた培地でデメトキシクルクミンは、S. anginosusの生存率を低下させた。
以上の結果から、S. anginosus において F-ATPase は、プロトンの排出によりarcAとともに酸性環境での増殖、及び耐酸性に関与していることが考えられた。成果は第92回日本生化学会大会、日本薬学会第140年会で発表した。

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. anginosusにおけるプロトン輸送ATPaseの発現を検討し、その役割を示唆した。今後、酵素の精製を行うことでアンギノーサスレンサ球菌に対する抗菌薬のシード化合物の探索が可能になると考えられる。研究は概ね順調に進展している。

今後の研究の推進方策

これまでの本研究課題でS. mutans、S. anginosusのような病原細菌におけるF-ATPaseの重要性を示唆してきた。そこで、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、S. anginosusのF-ATPase、A-ATPase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) S. anginosusのプロトン輸送ATPaseの精製と阻害化合物の探索を一部次年度の実施とした。このため、生化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の精製と阻害化合物の探索のため、生化学用試薬と人件費に充てる。

研究成果

• [雑誌論文] Fragment-based discovery of the first nonpeptidyl inhibitor of an S46 family peptidase (2019)
  • 著者名/発表者名: YasumitsuSakamoto,YoshiyukiSuzuki,AkihiroNakamura,YurieWatanabe,MizukiSekiya,SaoriRoppongi,ChisatoKushibiki,IppeiIizuka,OsamuTani,HitoshiSakashita,KojiInaka,HiroakiTanaka,MitsuguYamada,KazunoriOhta,NobuyukiHonma,YosukeShida,WataruOgasawara,MayumiNakanishi-Matsui,TakamasaNonaka,HiroakiGouda & NobutadaTanaka
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 ページ: -
  • DOI: 10.1038/s41598-019-49984-3
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] アンギノーサスレンサ球菌の酸性環境におけるプロトン輸送ATPaseの役割 (2020)
  • 著者名/発表者名: 関谷瑞樹、村上幸汰、高坂未星、松元奈緒美、下山佑、石河太知、河野喜久子、矢野志緒、佐々木実、中西（松井）真弓
  • 学会等名: 日本薬学会第140年会
• [学会発表] V-ATPase a3 isiform is involved in trafficking of osteoclast secretory lysosomes (2019)
  • 著者名/発表者名: Mayumi Nakanishi-Matsui, Naomi Matsumoto, Mizuki Sekiya, Ge-Hong Sun-Wada, Yoh Wada, Koujiro Tohyama, Eri Ishiyama-Matsuura, Masamitsu Futai
  • 学会等名: 27th FAOBMB Conference in Kuala Lumpur
  • 国際学会
• [学会発表] Streptococcus anginosus 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: 關谷瑞樹、高坂未星、矢野志緒、河野喜久子、佐々木実、中西（松井）真弓
  • 学会等名: 第92回日本生化学会大会
• [学会発表] V-ATPase a3 アイソフォームが関与する分泌リソソームの細胞内輸送機構 (2019)
  • 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92回日本生化学会大会
• [学会発表] 細菌DPP7を標的とするジペプチド型阻害剤のSBDDとエステル誘導体の開発 (2019)
  • 著者名/発表者名: 日高興士、橋本大聖、関拓海、櫻井有紀、中村彰宏、鈴木義之、小笠原渉、六本木沙織、阪本泰光、關谷瑞樹、田中信忠、北條恵子、津田裕子
  • 学会等名: 第37回メディシナルケミストリーシンポジウム