Analyses of mechanism of action of a quorum sensing inhibitor by using real-time imaging system

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25461512
• Research Institution: Okayama Gakuin University
• Principal Investigator: 狩山 玲子 岡山学院大学, 人間生活学部, 准教授 (40112148)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 村上 圭史 徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(歯学系), 助教 (10335804) ; 和田 耕一郎 岡山大学, 大学病院, 講師 (20423337)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 難治性感染症 / 緑膿菌 / 治療 / クオラムセンシング阻害剤 / リアルタイムイメージング

Outline of Annual Research Achievements

多剤耐性菌に対する新規治療薬の開発は喫緊の課題となっており、細菌クオラムセンシング（QS:細胞密度依存的）機構を阻害するQS阻害剤が注目されている。本研究課題では、先進的リアルタイムイメージング法による実験モデル系と分子生物学的手法を駆使して、QS阻害剤の作用機序解明を目指し研究を行った。
QS阻害剤として見出された新規化合物は、異なったメカニズムにより耐性を示す緑膿菌臨床分離株３株に対し、カルバペネム系抗菌薬のビアペネム、キノロン系のレボフロキサシン、アミノグリコシド系のトブラマイシンを併用することで、それぞれの抗菌薬による殺菌効果の増強に寄与していることが確認された。
さらにこの作用メカニズムを明らかにするためにRT-PCRにより遺伝子発現の変動を解析したところ、この化合物はQSのオートインデューサーのアナログではあるが、QS阻害効果はほとんど無いことが確認された。しかし、RNAポリメラーゼσ因子の１つであるrpoS遺伝子を有意に抑制していることが明らかになった。ウェスタンブロットによる解析でもRpoSタンパク質を明らかに抑制していた。そこで、rpoS遺伝子の欠損株やプラスミドによる過剰発現株を作製し、殺菌試験を行ったところ、rpoS遺伝子は抗菌薬抵抗性に関与していることが確認された。
本研究により、緑膿菌QSオートインデューサーの新規アナログは、rpoS遺伝子を抑制することにより、抗菌薬の殺菌効果を高めていることが判明し、新たな感染症治療薬のリード化合物になる可能性を秘めていることが明らかとなった。

Research Products

• [Int'l Joint Research] University of Zagreb(Croatia)
  • Country Name: Croatia
  • Counterpart Institution: University of Zagreb
• [Int'l Joint Research] University of Washington(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: University of Washington
• [Journal Article] A Pseudomonas aeruginosa Quorum-Sensing autoinducer analog enhances the activity of antibiotics against resistant strains. (2017)
  • Author(s): T. Amoh, K. Murakami, R. Kariyama, K. Hori, D. Viducic, K. Hirota, J. Igarashi, H. Suga, H. Kumon, Y. Miyake
  • Journal Title: J Med Invest Volume: 64 (1, 2) Pages: 101-109
  • DOI: 10.2152/jmi.64.101.
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Effects of an autoinducer analogue on antibiotic tolerance in Pseudomonas aeruginosa. (2017)
  • Author(s): T. Amoh, K. Murakami, R. Kariyama, K. Hori, D. Viducic, K. Hirota, J. Igarashi, H. Suga, H. Kumon, Y. Miyake
  • Journal Title: J Antimicrob Chemother Volume: 印刷中 Pages: 印刷中
  • DOI: 10.1093/jac/dkx132
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] The role of psl genes in antibiotic tolerance of adherent Pseudomonas aeruginosa. (2017)
  • Author(s): K. Murakami, T. Ono, D. Viducic, Y. Somiya, R. Kariyama, K. Hori, T. Amoh, K. Hirota, H. Kumon, M. R. Parsek, Y. Miyake
  • Journal Title: Antimicrob Agent Chemother Volume: 印刷中 Pages: 印刷中
  • DOI: 10.1128/AAC.02587-16
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] 緑膿菌における新規化合物の抗菌薬抵抗性に対する作用機序の解析 (2017)
  • Author(s): 天羽崇，村上圭史，狩山玲子，弘田克彦，三宅洋一郎
  • Organizer: 第９０回日本細菌学総会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2017-03-19
• [Presentation] 緑膿菌の抗菌薬抵抗性に及ぼすAutoinducer Analogの作用機序について (2017)
  • Author(s): 村上圭史，狩山玲子，公文裕巳，三宅洋一郎
  • Organizer: 第５１回緑膿菌感染症研究会
  • Place of Presentation: レンブラントホテル大分（大分県大分市）
  • Year and Date: 2017-02-10
• [Presentation] 新規化合物の作用機序およびバイオフィルムに対する効果 (2016)
  • Author(s): 天羽崇，村上圭史，狩山玲子，弘田克彦，三宅洋一郎
  • Organizer: 第６９回日本細菌学会中国，四国支部総会
  • Place of Presentation: かがわ国際会議場（香川県高松市）
  • Year and Date: 2016-10-15
• [Presentation] 新規化合物によるレボフロキサシン及びトブラマイシン殺菌作用の増強効果 (2016)
  • Author(s): 天羽崇，村上圭史，狩山玲子，弘田克彦，公文裕巳，三宅洋一郎
  • Organizer: 第３０回日本バイオフィルム学会学術集会
  • Place of Presentation: 第一三共本社ビル（東京都中央区）
  • Year and Date: 2016-07-02