薬剤排出ポンプの分子集合機構の解明およびポンプ阻害剤のスクリーニング法の開発

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14570245
• Research Institution: Tokai University
• Principal Investigator: 良原 栄策 東海大学, 医学部, 助教授 (70167063)
• Keywords: 緑膿菌 / 薬剤排出ポンプ / MexAB-OprM / タンパク間相互作用 / ヒスチジンタグ / アフィニティカラム / 多剤耐性 / HlyBD-TolC

Research Abstract

細菌感染症の治療に抗生剤が広く使われ、劇的な効果を現わした。ところがそれにともなって多剤耐性菌が出現するようになった。多剤耐性は多くの場合多剤排出ポンプが原因となっている。日和見感染症の主要原因菌である緑膿菌も複数の排出ポンプを持っているが、最も問題となっているのはMexAB-OprMポンプである。MexBは内膜でトランスポーターとして、OprMは外膜でチャネルとして、MexAはこれらタンパク間のリンカーとして機能すると考えられている。ところがこのポンプはどのような集合体をつくっているかは未だに不明であり、この集合体構造の解明は排出ポンプの機能と構造を考えるための基本となる。
そこでMexAB-OprMのタンパク間相互作用を調べた。まず目的とするタンパク質にヒスチジンタグを導入した。これはNiカラムに特異的に結合させるためである。つぎに相互作用するかを調べたいタンパク質をカラムにかける。もし相互作用があればこのタンパクはヒスチジンタグタンパクを介してカラムに吸着する。
この方法を用いてまずMexAとOprM間で相互作用があるかを調べた。MexAに6残基のヒスチジンを付加したMexA-Hisを構築し、このタンパクをNiカラムに結合させ、その後にOprMをカラムにかけた。その結果OprMはカラムに吸着することが分かった。次ぎに緑膿菌の外膜タンパクOprDをOprMのかわりに調べると、吸着は見られなかった。これはMexAとOprMが特異的に相互作用することを示している。
同様にMexB-HisとOprM間での相互作用を調べた結果、これらタンパク間で相互作用のあることが判明した。これはポンプの内膜タンパクと外膜タンパクが他の因子の助けなしに結合できることを示している。これは大腸菌のトランスポータHlyBD-TolCとは異なるものであり、薬剤排出機構を考える上で重要な知見と考えられる。

Research Products

• [Publications] Yoshihara: "The outer membrane component of the multidrug efflux pump from Pseudomonas aeruginosa may be a gated channel"Eur. J. Biochem.. 269. 4738-4745 (2002)
• [Publications] Maseda: "A novel assembly process of the multicomponent xenobiotic efflux pump in Pseudomonas aeruginosa"Molecular Microbiology. 46(3). 677-686 (2002)