2003 Fiscal Year Annual Research Report
クラスCβ-ラクタマーゼによる抗生物質不活化機構に関する研究
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14771305
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
畑 晶之 千葉大学, 大学院・薬学研究院, 助手 (50241972)
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| Keywords | β-ラクタマーゼ / クラスC / 抗生物質 / アシル化反応 / 分子動力学計算 / 量子化学計算 / 四面体中間体 / 薬剤耐性 |
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| Research Abstract |
当初計画に従い、1.クラスCβ-ラクタマーゼによる基質加水分解機構-量子化学計算による検討、2.クラスCβ-ラクタマーゼによる基質加水分解機構-分子動力学計算による検証を行った。1.については、前年度と同様、被加水分解基質としてセファクロルを考慮した。この基質を活性中心に取り込んで分子動力学計算を行い、得られた結果を基にモデル反応系を構築し、量子化学計算によりアシル化(アシル酵素四面中間体の生成反応およびアシル酵素中間体の生成反応)機構を求めた。初期構造において、脱アシル化反応開始時には負に帯電していたTyr150側鎖および正に帯電していたLys67側鎖は共に中性であった。このLys67側鎖がSer64側鎖水酸基からプロトンを引き抜き、残った0^-がラクタム環のカルボニル炭素と結合し、アシル酵素四面中間体が生じる。次いで,Tyr150側鎖からプロトンがラクタム環のN原子に移動するとラクタム環のC-N結合が解裂し、アシル酵素中間体となる。このときTyr150側鎖は負に帯電しており、前年度に報告した脱アシル化反応機構につながる。以上のことから、クラスCβ-ラクタマーゼによる基質アシル化反応はLys67およびTyr150の共同作業により進行すると考えられる。2.については、前年度に明らかにした脱アシル化反応時の安定構造(反応開始構造、四面中間体構造、反応終了構造)を酵素活性部位に組み込み、それらの構造を出発点として分子動力学計等を行った。その結果、組み込んだ構造が実際の酵素中で再現された。いずれの構造においてもSer64-Lys67-Tyr150-Lys315-(Wat)-Glu272の水素結合(相互作用)系が保たれており、これが反応を安定に進める要因であると考えられる。
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