環状ペプチドクォルモンの生合成酵素および受容体を標的とした抗感染症剤の開発

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21380061
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用微生物学
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 中山 二郎 九州大学, 農学研究院, 准教授 (40217930)
• 研究分担者: 永田 宏次 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 准教授 (30280788)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: 微生物制御学 / クオラムセンシング

研究概要

多くのグラム陽性病原細菌は、環状ペプチドを自己誘導因子(クォルモン)とするクオラムセンシング(QS)により、病原因子の発現を巧みにコントロールして宿主の感染を効率よく成立させている。本研究ではQS阻害剤を、天然物のスクリーニングおよびペプチドデザイン合成の2つのアプローチを組み合わせた戦略で分子創製し、グラム陽性病原細菌の病原性発現を効率的に抑制する新しいタイプの抗感染症剤を創出することを目的としている。天然物のスクリーニング研究においては、まず、ブドウ球菌のagrクオラムセンシング系をモニターするアッセイ系と腸球菌のfsrクオラムセンシング系をモニターするアッセイ系を併用したハイスループットスクリーニング系を構築し、約1000の放線菌およびカビの祖抽出物をスクリーニングし、計3株の祖抽出物が有効的に両菌のクオラムセンシングを阻害することを見出した。ペプチドデザイン合成においては、独自のリバースアラニンスキャン法という独自のペプチドアンタゴニストの分子デザイン法により、100 nMで腸球菌のクオラムセンシングを遮断するZBzl-YAA5911を得ることに成功した。ZBzl-YAA5911は、ウサギ眼内炎モデル実験において、腸球菌の硝子体から水晶体への移行を有意に阻害し、in vivoにおける有効性が実証された。ZBzl-YAA5911は病原菌の増殖には影響を与えず、その病原因子の発現のみを抑制する抗生物質とはことなる作用機作を有し、新しいタイプの抗感染症化学療法への応用が期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Interactions of the intact FsrC membrane histidine kinase with its pheromone ligand GBAP revealed through synchrotron radiation circular dichroism (2012)
  • 著者名/発表者名: S. G. Patching, S. Edara, P. Ma, J. Nakayama, R. Hussain, G. Siligardi, M. K. Phillips-Jones
  • 雑誌名: Biochim. Biophys. Acta 巻: 1818(7) ページ: 1595-1602
• [雑誌論文] Incongruent gelatinase genotype and phenotype in Enterococcus faecalis is due toshutting off the ability to respond to the GBAP quorum-sensing signal (2012)
  • 著者名/発表者名: N. Teixeira, S. Santos, P. Marujo, R. Yokohata, V. Iyer, J. Nakayama, L. E. Hancock, P. Serror, M de Fatima Silva Lopes
  • 雑誌名: Microbiology 巻: 158(2) ページ: 519-528
• [雑誌論文] Anti-HIV siamycin I directly inhibits autophosphorylation activity of the bacterial FsrC quorum sensor and other ATP-dependent enzyme activities (2011)
  • 著者名/発表者名: P. Ma, K. Nishiguchi, H. M. Yuille., L. M. Davis, J. Nakayama, M. K. Phillips-Jones'
  • 雑誌名: FEBS Lett 巻: 585 ページ: 2660-2664
• [雑誌論文] Crystallization and preliminary X-ray analysis of a putative sensor histidine kinase domain : the C-terminal domain of HksP4 from Aquifex aeolicus VF5 (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Horita, Y. Yamanaka, A. Yamamura, A. Okada, J. Nakayama, K. Nagata, M. Tanokura
  • 雑誌名: Acta Crystallogr Sect F Struct Biol Cryst Commun 巻: 67 ページ: 803-807
• [雑誌論文] 細菌の世界における細胞間ケミカルコミュニケーションとその分子メカニズム (2011)
  • 著者名/発表者名: 中山二郎
  • 雑誌名: 腸内細菌学雑誌 巻: Vol.25 ページ: 221-234
• [雑誌論文] グラム陽性細菌のクオラムセンシング研究の最前線 (2010)
  • 著者名/発表者名: 佐藤まみ、中山二郎
  • 雑誌名: 日本乳酸菌学会誌 巻: 21(2) ページ: 95-106
• [雑誌論文] Structure-activity relationship of gelatinase biosynthesis-activating pheromone of Enterococcus faecalis (2009)
  • 著者名/発表者名: Nishiguchi, K., Nagata, K., Tanokura, M., Sonomoto, K., Nakayama, J.
  • 雑誌名: J. Bacteriol 巻: 191(2) ページ: 641-650
• [雑誌論文] Ambuic acid inhibits the biosynthesis of cyclic peptide quormones in gram-positive bacteria (2009)
  • 著者名/発表者名: Nakayama, J., Uemura, Y., Nishiguchi, K., Yoshimura, N., Igarashi, Y., Sonomoto, K
  • 雑誌名: Antimicrob. Agents Chemother 巻: 53(2) ページ: 580-586
• [学会発表] リバースアラニンスキャン法による腸球菌のクオラムセンシング阻害剤ZBzl-YAA5911の創製 (2012)
  • 著者名/発表者名: 横畑綾治、佐藤まみ、西口賢三、園元謙二、鈴木崇、中山二郎
  • 学会等名: 日本農芸化学会2012年度大会
  • 発表場所: 京都女子大学
  • 年月日: 2012-03-24
• [学会発表] Discovery and Development of Inhibitors Targeting Cyclic Peptide-mediated Quorum Sensing in Gram-positive Pathogens (2011)
  • 著者名/発表者名: Jiro Nakayama
  • 学会等名: 4th ASM conference on cell-cell communication in bacteria
  • 発表場所: 米国マイアミ
  • 年月日: 2011-11-08
• [学会発表] リバースアラニンスキャン法に基づいた腸球菌のクオルモン' GBAP'のアンタゴニスト創製 (2011)
  • 著者名/発表者名: 横畑綾治、佐藤まみ、西口賢三、園元謙二、中山二郎
  • 学会等名: 日本農芸化学会2011年度大会
  • 発表場所: 京都府京都女子大学
  • 年月日: 2011-03-26
• [学会発表] Antagonist design of gelatinase biosynthesis-activating pheromone of Enterococcus faecalis based on reverse alanine scanning (2010)
  • 著者名/発表者名: Ryoji Yokohata, Mami Sato, Kenzo Nishiguchi, Kenji Sonomoto, Jiro Nakayama
  • 学会等名: 5th International Peptide Symposium
  • 発表場所: 京都府京都国際会館
  • 年月日: 2010-12-09
• [学会発表] Development of inhibitors targeting fsr quorum sensing system of Enterococcus faecalis (2010)
  • 著者名/発表者名: Jiro Nakayama, Kenji Sonomoto
  • 学会等名: 3rd ASM Conference on Enterococci
  • 発表場所: 米国オレゴン州ポートランド
  • 年月日: 2010-08-01
• [学会発表] Development of inhibitors targeting cyclic peptide-mediated quorum sensing of gram-positive bacteria (2010)
  • 著者名/発表者名: Jiro Nakayama
  • 学会等名: 日本農芸化学会2010年度大会
  • 発表場所: 東京都世田谷区東京大学駒場キャンパス
  • 年月日: 2010-03-30
• [学会発表] リバースアラニンスキャン法による腸球菌のクォルモン' GBAP'のアンタゴニスト創製 (2010)
  • 著者名/発表者名: 佐藤まみ、中山二郎、西口賢三、園元謙二
  • 学会等名: 日本農芸化学会2010年度大会
  • 発表場所: 東京都世田谷区東京大学駒場キャンパス
  • 年月日: 2010-03-28
• [学会発表] 腸球菌のクォーラムセンシング自己誘導因子GBAPのチオラクトン誘導体の生合成とその受容体FsrCとの相互作用解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山中陽介、片山秀和、山村明裕、堀田彰一郎、早川江、西口賢三、佐藤まみ、園元謙二、中山二郎、永田宏次、田之倉優
  • 学会等名: 日本農芸化学会2010年度大会
  • 発表場所: 東京都世田谷区東京大学駒場キャンパス
  • 年月日: 2010-03-28
• [学会発表] 腸球菌のクオラムセンシングを制御する環状ペプチドGBAPの構造活性相関解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 佐藤まみ、西口賢三、園元謙二、中山二郎
  • 学会等名: 第16回日本生物工学会九州支部大会
  • 発表場所: 福岡県飯塚市九州工業大学
  • 年月日: 2009-12-05
• [学会発表] グラム陽性細菌のクオラムセンシング研究の最前線 (2009)
  • 著者名/発表者名: 中山二郎
  • 学会等名: 2009年度日本乳酸菌学会秋期セミナー
  • 発表場所: 東京都世田谷区東京農業大学
  • 年月日: 2009-11-27
• [備考] ホームページ
  • URL: http://www.agr.kyushu-u.ac.jp/lab/microbt/QS.html