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2019 年度 実施状況報告書

耐性菌パンデミックの回避に向けた細菌薬剤排出ポンプの解析と阻害剤開発

研究課題

研究課題/領域番号 18K14902
研究機関大阪大学

研究代表者

山崎 聖司  大阪大学, 高等共創研究院, 准教授 (70757301)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード耐性菌 / 感染症 / 排出ポンプ / 細菌 / 抗生物質 / 抗菌薬 / 薬剤耐性 / 多剤耐性
研究実績の概要

大規模な耐性菌パンデミックの回避に向け、耐性化に大きく寄与している細菌の薬剤排出ポンプとその発現制御因子に着目した分子標的創薬を実現する。具体的には、排出ポンプが薬剤耐性だけでなく病原性発現等にも関わることが分かってきており、排出ポンプの機能の全貌を解明することが重要な課題となってきたため、排出ポンプの発現制御ネットワークおよび生理的役割を明らかにする。一方、研究代表者の研究から、排出ポンプの薬剤認識機構(Nature, 2011)および阻害剤感受性決定因子(Nature,2013)が明らかとなったが、依然として臨床的に有効な阻害剤は得られていないため、これまでに得られたタンパク質構造情報を利用した効率的な探索手法によって、排出ポンプ新規阻害剤を開発する。

緑膿菌ではMexBやMexYといった排出ポンプが多剤耐性化に寄与しており、これらのポンプの機能を阻害する物質も、いくつか見つかっている。ピリドピリミジン誘導体ABI-PPは、MexBは阻害するが、MexYは阻害できない。研究代表者は2013年に、緑膿菌MexYポンプの阻害剤結合に関して重要なアミノ酸を1つ同定したが(Nature,2013)、緑膿菌MexBポンプの重要アミノ酸は不明のままであった。

今年度は、MexBとABI-PPの結合様式を明らかにするため、阻害剤結合部位近傍でABI-PPとの結合に大きく影響すると予想されるアミノ酸を選び出し、これらを変異させた菌を作製し、阻害剤が効くかを調べた。その結果、抗菌薬エリスロマイシン存在下で、該当するアミノ酸のTrp変異体は、ABI-PPが効かないことを明らかにし、阻害剤の効き目に影響を与えるアミノ酸変異を新たに4つ同定した。これは2013年のNature誌における重要アミノ酸報告数を上回っており、耐性菌検出法および新規阻害剤開発に大きく貢献できると考えている。

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

今後の新規創薬において重要な情報となる、排出ポンプ内部、特に阻害剤結合部位の詳細な構造情報を獲得できたため。

今後の研究の推進方策

今回得られた阻害剤結合部位の詳細情報を用いることで、効果的な排出ポンプ新規阻害剤の開発等、研究全体のスピードアップを図る。また、公開データを活用した排出ポンプの変異情報の取得を行い、実用化に向けたデータ解析を進める。

次年度使用額が生じた理由

コロナ対策で実験量削減のため。収束次第再開する。

  • 研究成果

    (20件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (11件) (うち招待講演 3件) 備考 (1件) 産業財産権 (3件)

  • [国際共同研究] 香港大学(香港)

    • 国名
      その他の国・地域
    • 外国機関名
      香港大学
  • [雑誌論文] An efflux inhibitor of the MacAB pump in Salmonella enterica serovar Typhimurium2020

    • 著者名/発表者名
      Ami Yamagishi, Sohei Nakano, Seiji Yamasaki, and Kunihiko Nishino
    • 雑誌名

      Microbiology and Immunology

      巻: 64 ページ: 182-188

    • DOI

      10.1111/1348-0421.12765

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structure based functional analysis of bacterial multidrug efflux transporters2020

    • 著者名/発表者名
      Seiji Yamasaki, Martijn Zwama, Ryosuke Nakashima, Akihito Yamaguchi, and Kunihiko Nishino
    • 雑誌名

      BIO Clinica

      巻: 35 ページ: 155-160

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Native CRISPR-Cas-Mediated Genome Editing Enables Dissecting and Sensitizing Clinical Multidrug-Resistant P. aeruginosa2019

    • 著者名/発表者名
      Xu Zeling、Li Ming、Li Yanran、Cao Huiluo、Miao Lu、Xu Zhaochao、Higuchi Yusuke、Yamasaki Seiji、Nishino Kunihiko、Woo Patrick C.Y.、Xiang Hua、Yan Aixin
    • 雑誌名

      Cell Reports

      巻: 29 ページ: 1707-1717

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2019.10.006

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Mutational analysis of bacterial multidrug efflux transporters contributing to antibiotic resistance2019

    • 著者名/発表者名
      Seiji Yamasaki, Martijn Zwama, Ryosuke Nakashima, Akihito Yamaguchi, and Kunihiko Nishino
    • 雑誌名

      Precision Medicine

      巻: 2 ページ: 856-861

    • 査読あり
  • [学会発表] ガスセンシングによる腸内細菌・病原細菌管理社会の実現2020

    • 著者名/発表者名
      山崎 聖司
    • 学会等名
      第1回香り・におい・ガスセンシングに関するシンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] 薬剤耐性菌の克服に寄与する薬剤排出ポンプ阻害剤の結合部位解析2020

    • 著者名/発表者名
      山崎 聖司
    • 学会等名
      第2回大阪大学大学院医学系研究科―産業科学研究所懇話会
  • [学会発表] オン電流計測を用いた単一微粒子電場応答計測による多剤耐性菌の識別2020

    • 著者名/発表者名
      吉川 碧海, 安井 隆雄, 嶋田 泰佑, 有馬 彰秀, 山崎 聖司, 西野 邦彦, 柳田 剛, 長島 一樹, 川合 知二, 馬場 嘉信
    • 学会等名
      日本化学会第100春季年会
  • [学会発表] アシネトバクターのキノロン化合物間の不完全交差耐性機構2020

    • 著者名/発表者名
      山岸 純一, 川井 眞好,山岸 亜美,山崎 聖司,西野 邦彦
    • 学会等名
      日本薬学会第140年会
  • [学会発表] 細菌共存学の開拓 -ヒトと病原細菌・腸内細菌との新たな関係の構築-2019

    • 著者名/発表者名
      山崎聖司
    • 学会等名
      第92回日本細菌学会総会 ワークショップ
    • 招待講演
  • [学会発表] 緑膿菌の薬剤排出ポンプMexBにおける阻害剤結合ピットの包括的解析2019

    • 著者名/発表者名
      古閑 修輝, 山崎 聖司, 櫻井 啓介, 中島良介, 山口 明人, 西野 邦彦
    • 学会等名
      第66回日本生化学会近畿支部例会
  • [学会発表] 緑膿菌の薬剤耐性獲得阻止を目的とした、薬剤排出ポンプMexBとポンプ機能阻害剤の結合様式の解析2019

    • 著者名/発表者名
      古閑 修輝, 山崎 聖司, 櫻井 啓介, 中島良介, 山口 明人, 西野 邦彦
    • 学会等名
      第14回日本ケミカルバイオロジー学会
  • [学会発表] 耐性菌克服に寄与する薬剤排出ポンプ阻害剤の結合部位の包括的解析2019

    • 著者名/発表者名
      山崎 聖司, 古閑修輝, 櫻井啓介, 中島良介, 山口明人, 西野邦彦
    • 学会等名
      第9回物質・デバイス領域共同研究拠点活動報告会、平成30 年度 ダイナミック・アライアンス成果報告会
  • [学会発表] 細菌の新規制御手法開発によるヒトと 細菌との新たな共存関係の構築2019

    • 著者名/発表者名
      山崎 聖司
    • 学会等名
      高等共創研究院シンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] The analysis of the efflux transporter MexB and the inhibitor for overcoming multidrug resistant bacteria2019

    • 著者名/発表者名
      Seiji Yamasaki, Naoki Koga, Keisuke Sakurai, Ryosuke Nakashima, Akihito Yamaguchi, Kunihiko Nishino
    • 学会等名
      第2回COI学会
  • [学会発表] サルモネラにおける薬剤排出ポンプMacABの病原性への関与2019

    • 著者名/発表者名
      中野草平,山岸亜美,山崎聖司,西野邦彦
    • 学会等名
      大阪大学 産業科学研究所 第75回学術講演会
  • [備考] 大阪大学 高等共創研究院 山崎研究室

    • URL

      http://yamasakiseiji.com/

  • [産業財産権] ヤーコンの加工物を有効成分として含有する脂肪肝の予防または改善用組成物2019

    • 発明者名
      西野邦彦、熊ノ郷淳、山崎聖司、佐々木義晴
    • 権利者名
      国立大学法人大阪大学、株式会社ファイン
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2019-211824
  • [産業財産権] ヤーコンの加工物を有効成分として含有する制御性T細胞の増加促進用組成物2019

    • 発明者名
      西野邦彦、熊ノ郷淳、山崎聖司、佐々木義晴
    • 権利者名
      国立大学法人大阪大学、株式会社ファイン
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2019-211825
  • [産業財産権] ヤーコンの加工物を有効成分として含有する腸内細菌叢の改善用組成物2019

    • 発明者名
      西野邦彦、山崎聖司、元岡大祐、佐々木義晴
    • 権利者名
      国立大学法人大阪大学、株式会社ファイン
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2019-211826

URL: 

公開日: 2021-01-27   更新日: 2022-08-19  

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