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

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23380050
• 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: 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 / 異常アミノ酸 / nukacin ISK-1 / ペプチドデザイン / 翻訳後修飾 / 脱水・環化 / 基質認識ドメイン / リーダーペプチド

研究概要

NukMはランチビオティック「ヌカシンISK-1」の前駆体ペプチドNukAの特定の部位のセリン、トレオニン残基を脱水・環化し、異常アミノ酸を導入する。NukMのN末端側のみを発現・精製しNukAと反応させたところ、NukM-N末領域が脱水を触媒していることを明らかとした。NukTはペプチダーゼドメインとATP結合ドメインを持つ。解析の結果、NukTの活性はATP依存的であることと、NuKTの二つのドメインが協調的に作用してターゲット領域の切断と菌体外輸送を行うことを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Effects of bacteriocins on methicillin-resistant Staphy lococcus a ureus biofilm. Antimicrob (2013)
  • 著者名/発表者名: Ken-ichi Okuda, T akeshi Zendo, Shinya Sugimoto, T adayuki Iwase, Akiko T ajima, Satomi Y amada, Kenji Sonomoto & Y oshimitsu Mizunoe
  • 雑誌名: Agents Chemother 巻: 57 ページ: 5572-5579
  • DOI: 10.1128/AAC.00888-13
  • 査読あり
• [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 mutans (2013)
  • 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 S ta phy lococcus aureus (2013)
  • 著者名/発表者名: Miki Kawada-Matsuo, Y uuma Y oshida, T akeshi Zendo, Jun-ichi Nagao, Y uichi Oogai, Kenji Sonomoto, Y asunori Nakamura, Norifumi Nakamura & Hitoshi Komatsuzawa
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 8(7) ページ: e69455
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0069455
  • 査読あり
• [雑誌論文] Antimicrobial mechanism of lantibiotics (2012)
  • 著者名/発表者名: Mohammad Riazul Islam, Jun-ichi Nagao, T akeshi Zendo & Kenji Sonomoto
  • 雑誌名: Biochemical Society Transactions 巻: 40 ページ: 1528-1533
  • DOI: 10.1042/BST20120190
  • 査読あり
• [雑誌論文] Antibacterial peptides "Bacteriocins" : An overview of their diverse characteristics and applications (2012)
  • 著者名/発表者名: Mami Nishie, Jun-ichi Nagao & Kenji Sonomoto
  • 雑誌名: Biocontrol Science 巻: 17 ページ: 1-16
  • DOI: 10.4265/bio.17.1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ring A of nukacin ISK-1 : a lipid II-binding motif for type-A(II) lantibiotic (2012)
  • 著者名/発表者名: Mohammad R. Islam, Mami Nishie, Jun-ichi Nagao, T akeshi Zendo, Sandro Keller, Jiro Nakayama, Daisuke Kohda, Hans-Georg Sahl & Kenji Sonomoto
  • 雑誌名: J. Amer. Chem. Soc 巻: 134 ページ: 3687-3690
  • DOI: 10.1021/ja300007h
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhanced production of nukacin D13E in La ctococcus la ctis NZ9000 by the additional expression of immunity genes (2012)
  • 著者名/発表者名: Tijo Varghese Puramattathu, Mohammad R. Islam, Mami Nishie, Sae Yanagihara, Jun-ichi Nagao, Ken-ichi Okuda, T akeshi Zendo, Jiro Nakayama & Kenji Sonomoto
  • 雑誌名: Applied Microbiology and Biotechnoly 巻: 93 ページ: 671-678
  • DOI: 10.1007/s00253-011-3563-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Methodologies and strategies for the bioengineering of lantibiotics (2011)
  • 著者名/発表者名: Jun-ichi Nagao, Mami Nishie & Kenji Sonomoto
  • 雑誌名: Current Pharmaceutical Biotechnology 巻: 12 ページ: 1221-1230
  • DOI: 10.2174/138920111796117274
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural and functional diversity of lantibiotic immunity proteins (2011)
  • 著者名/発表者名: Ken-ichi Okuda & Kenji Sonomoto
  • 雑誌名: Current Pharmaceutical Biotechnology 巻: 12 ページ: 1231-1239
  • DOI: 10.2174/138920111796117274
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lantibiotic transporter requires cooperative functioning of the peptidase domain and the A TP binding domain (2011)
  • 著者名/発表者名: Mami Nishie, Makoto Sasaki, Jun-ichi Nagao, T akeshi Zendo, Jiro Nakayama & Kenji Sonomoto
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: 286 ページ: 11163-11169
  • DOI: 10.1074/jbc.M110.212704
  • 査読あり
• [学会発表] Mechanism of mutual regulation between peptidase and A TPase domains of a bifunctional ABC transporter for lantibiotic synthesis (2013)
  • 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 (広島市)
  • 年月日: 2013-09-19
• [学会発表] Mode of action of type-A(II) lantibiotic : a lipid II-binding motif for nukacin ISK-1 (2012)
  • 著者名/発表者名: Kenji Sonomoto
  • 学会等名: How bugs kill bugs : progress and challenges in bacteriocin research
  • 発表場所: University of Nottingham (Nottingham, イギリス)
  • 年月日: 2012-07-17
  • 招待講演
• [学会発表] Lantibiotic transporter NukT , ABC transporter maturation and secretion protein (2012)
  • 著者名/発表者名: Kenji Sonomoto
  • 学会等名: 3rd International Symposium on Antimicrobial Peptides
  • 発表場所: Villeneuve d'Ascq(Lille, フランス共和国)
  • 年月日: 2012-06-15
  • 招待講演
• [学会発表] Ring A of nukacin ISK-1 : a lipid II-binding motif for type-A(II) lantibiotic (2012)
  • 著者名/発表者名: Mohammad Riazul Islam & Kenji Sonomoto
  • 学会等名: 3rd International Symposium on Antimicrobial Peptides
  • 発表場所: Villeneuve d'Ascq (Lille, フランス共和国)
  • 年月日: 2012-06-15
  • 招待講演
• [学会発表] Lantibiotic transporter , NukT , requires cooperative functioning of the peptidase domain and the A TP binding domain (2012)
  • 著者名/発表者名: Kenji Sonomoto, Mami Nishie & Jun-ichi Nagao
  • 学会等名: ATP-Binding Cassette (ABC) Proteins : From Multidrug Resistance to Genetic Diseases
  • 発表場所: 国際会議場(Innsbruck, オーストリア)
  • 年月日: 2012-03-08
  • 招待講演
• [学会発表] (2012)
  • 著者名/発表者名: Kenji Sonomoto
  • 学会等名: The Young Scientist Seminar 2011 Bioresources : Their Potentials & Applications New Era of Lactic Acid Bacteria to Open the Future
  • 発表場所: 国際会議場(Bangkok, タイ)
  • 年月日: 2012-01-31
  • 招待講演
• [学会発表] New Insight of Lantibiotic Engineering : Characterization of the enzymes, design and mode of action of lantibiotics, and immunity proteins (2011)
  • 著者名/発表者名: Kenji Sonomoto, Mami Nishie, Mohammad R. Islam, Jun-ichi Nagao, T akeshi Zendo & Jiro Nakayama
  • 学会等名: Enzyme Engineering XXI
  • 発表場所: 国際会議場(Vail, コロラド, 米国)
  • 年月日: 20110918-22
• [図書] Lactic Acid Bacteria and Bifidobacteria: Current Progress in Advanced Research (2011)
  • 著者名/発表者名: Kenji Sonomoto & Atsushi Yokota(編著)
  • 総ページ数: 286
  • 出版者: Caister Academic Press
• [備考]
  • URL: http://www.agr.kyushu-u.ac.jp/lab/microbt/