アミノアシルtRNA合成酵素を標的とした抗生物質に対する耐性メカニズム

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13771397
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Research Institution: The Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 北畠 真 理化学研究所, 基本構造予測研究チーム, 基礎科学特別研究員 (10321754)
• Keywords: アミノアシルtRNA合成酵素 / 抗生物質耐性 / 放線菌

Research Abstract

本年度は、インドールマイシン(トリプトファン類縁体の抗生物質)を生産する放線菌株より二つのトリプトファニルtRNA合成酵素(TrpRS1とTrpRS2)の遺伝子をクローニングして解析することによって、放線菌が自己の生産するインドールマイシンに対して耐性を持つメカニズムを明らかにした(論文投稿中)。mRNAレベルではTrpRS2のみが構成的に発現しているが、TrpRS2はインドールマイシンに感受性であった。対照的に、生化学的解折によってインドールマイシンへの耐性が確認されたTrpRS1は、培地中にインドールマイシンを加えたときのみその発現が転写レベルで誘導された。またTrpRS1は活性部位に特徴的なリジン残基を持つが、この残基の変異体解析により、この残基による立体障害と静電反発力によってインドールマイシンを活性部位から排除していることも明らかになった。このような活性部位の修飾によりTrpRS1は本来の基質であるトリプトファンに対する親和性も低下しており、そのため感受性だが活性の高いTrpRS2を同じゲノム上に保持しておく必要があるのだろうと考えられる。
以上の結果から、aaRSを標的にしたアミノ酸類縁体による抗生物質の開発の有効性(耐性型になるためには本来の基質アミノ酸に対する親和性が低下する)が明らかになったと同時に、変異体解析の結果から、トリプトファンの側鎖を改変した非天然アミノ酸を認識するTrpRSを設計するための、基本となる情報が収集できたと考えている。