ヒドロキサム酸型人工シデロフォアを用いた微生物鉄捕捉輸送システムの解明

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02J03698
• Research Institution: Nagoya Institute of Technology
• Principal Investigator: 松本 健司 名古屋工業大学, 工学研究科, 特別研究員(PD)
• Keywords: シデロフォア / 鉄(III)錯体 / ヒドロキサム酸 / 鉄輸送 / 分子内水素結合ネットワーク

Research Abstract

前年度の研究において、分子内水素結合ネットワークを初めとする非共有結合性相互作用を有する人工シデロフォアが、天然物と同程度の生理活性を示すだけでなく、それらが微生物の細胞表面で錯体が還元され鉄イオンのみを取り込むという、いままでとは異なる鉄摂取機構によって、微生物に鉄を供給していることを明らかにした。一方、そのような相互作用を持たない人工シデロフォアでは天然シデロフォアと同様、鉄錯体そのものを微生物体内へ取り込むことが分かった。
そこで、微生物の鉄輸送機構に関するより詳細な知見を得るため、これらの人工シデロフォアの金属配位部位近傍の置換基の変化が微生物の生長に及ぼす影響について検討した。その結果、天然同様の鉄錯体そのものを微生物体内へ取り込む機構において、金属配位部位近傍の置換基をメチル基からエチル基へと炭素鎖を一つ増やしただけの変化で微生物の生長が遅くなることを見いだした。このことは、微生物の表面に存在するレセプターと鉄-シデロフォア錯体との間で、厳密な分子認識が行われていることを示唆するものである。今までは、金属配位部位近傍にかさ高い置換基を有するものは活性が無いことは知られていたが、このように、メチル基とエチル基というわずか一炭素鎖の違いによっても鉄取り込みに影響を及ぼすという知見は初めてである。また、本研究により新たに見いだされた錯体の酸化還元電位に依存した鉄取り込み機構に関しても、金属配位部位近傍の置換基をメチル基からエチル基へと変えることで、やはり、微生物の生長が遅くなるという知見が得られた。この置換基の変化によって、錯体の酸化還元電位はほとんど変化しないことから、微生物の細胞表面における錯体の還元による鉄取り込み機構に関しても、厳密な分子認識がなされていることが明らかとなった。