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2013 年度 実績報告書

ランチビオティック工学の展開:構造生物学的情報に基づく微生物酵素の改変

研究課題

研究課題/領域番号 23380050
研究機関九州大学

研究代表者

園元 謙二  九州大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (10154717)

研究分担者 神田 大輔  九州大学, 生体防御医学研究所, 教授 (80186618)
研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2014-03-31
キーワードランチビオティック / 翻訳後修飾 / nukacin ISK-1 / 異常アミノ酸形成酵素NukM / 結晶化 / ペプチドの機能改変 / 脱水・環化 / プロタミン
研究概要

①ランチビオティックnukacin ISK-1の異常アミノ酸形成酵素NukMの高次構造解析
NukMのN末端側にHisタグのついたHis-NukM単独での結晶化や、ATPアナログやリーダーペプチド(LP)との共結晶化を試みたが、結晶は得られなかった。そこでNukM変異体の結晶化を試みた。まず、酵素活性を持つNukMのN末端領域(NukMN(1-577))の結晶化は成功しなかった。次に、NukMのN末端側にマルトース結合タンパク質(MBP)を付加したMBP-NukMを構築し、発現・精製を行った。ここでは、MBPタグによる、アミロースレジンを用いたアフィニティ精製を試みたが、MBP-NukMを十分に分離することができなかった。さらに、His-NukMについて、3CプロテアーゼによりHisタグを切断したNukMの結晶化を検討したが、Hisタグの切断ができなかった。
②NukMによる抗菌ペプチドの機能改変
N末端にLPを付与した変異体LP-NukMは、LPを持たないNukAのプロペプチド部分に4脱水2環化を導入することができた。一方、NukMとプロペプチドの反応では、何の修飾も確認できなかったことから、NukMのN末端にLPを付加することで、その基質特異性の拡張が出来ることが明らかとなった。次に、NukAとは全く構造の異なる抗真菌活性ペプチド、プロタミンを基質としてLP-NukMによる修飾活性を評価した。プロタミンやLP-プロタミンの修飾は確認されなかった。そこで、さらにNukAのプロペプチドの1から10残基目までを付加したもの(NukAL-NukA1-10-protamineおよびNukA1-10-protamine)を基質としたところ、1脱水1環化が確認され、NukAL-NukA1-10-protamineの反応効率はNukA1-10-protamineと比べて良好であった。

現在までの達成度 (区分)
理由

25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

25年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2013 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Involvement of the novel two-component NsrRS and LcrRS systems in distinct resistance pathways against nisin A and nukacin ISK-1 in Streptococcus mutans2013

    • 著者名/発表者名
      Miki Kawada-Matsuo, Yuichi Oogai, Takeshi Zendo, Jun-ichi Nagao, Yukie Shibata, Yoshihisa Yamashita, Yoshitoshi Ogura, Tetsuya Hayashi, Kenji Sonomoto & Hitoshi Komatsuzawa
    • 雑誌名

      Appl. Eniviron. Microbiol

      巻: 79 ページ: 4751-4755

    • DOI

      10.1128/AEM.00780-13

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Three distinct two-component systems are involved in resistance to the class I bacteriocins, Nukacin ISK-1 and nisin A, in Staphylococcus aureus2013

    • 著者名/発表者名
      Miki Kawada-Matsuo, Yuuma Yoshida, Takeshi Zendo, Jun-ichi Nagao, Yuichi Oogai, Kenji Sonomoto, Yasunori Nakamura, Norifumi Nakamura & Hitoshi Komatsuzawa
    • 雑誌名

      PLoS One

      巻: 8 ページ: e69455

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0069455

    • 査読あり
  • [学会発表] Mechanism of mutual regulation between peptidase and ATPase domains of a bifunctional ABC transporter for lantibiotic synthesis

    • 著者名/発表者名
      鄭 森, 永尾潤一, 西江麻美, 善藤威史, 園元謙二
    • 学会等名
      第65回日本生物工学会大会(2013)
    • 発表場所
      広島国際会議場
  • [備考] 九州大学大学院農学研究院生命機能科学部門分子微生物学・バイオマス資源化学講座微生物工学分野

    • URL

      http://www.agr.kyushu-u.ac.jp/lab/microbt/

URL: 

公開日: 2015-05-28  

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