Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

腸球菌 / クォーラムセンシング / スクリーニング / 阻害剤 / ゼラチナーゼ / 病原因子 / 抗感染症剤 / ポスト抗生物質

グラム陽性病原細菌の多くは、環状ペプチドを自己誘導因子"クォルモン"とする菌密度依存的制御機構(クォーラムセンシング : QS)により病原性の発現を制御している。本研究では、グラム陽性細菌の抗感染症剤の開発を目指したQS阻害剤の創製研究を行った。その結果、既知の糸状菌二次代謝産物ambuic acidが、腸球菌、ブドウ球菌、リステリア菌の環状ペプチドクォルモンの生合成を10μMレベルで阻害し、腸球菌においては病原因子であるゼラチナーゼの生産、ブドウ球菌においては病原因子であるヘモリシンの生産を阻害することを見出した。

腸球菌 / クォーラムセンシング / スクリーニング / 阻害剤 / ゼラチナーゼ / 病原因子 / 抗感染症剤 / ポスト抗生物質

腸球菌Enterococcus faecalisの病原因子の一つと言われるゼラチナーゼの生産は、GBAPと命名された環状ペプチドをオートインデューサーとしたクォーラムセンシング(QS)により制御されている。GBAPとその生合成酵素FsrB、GBAPのセンサーキナーゼFsrCはfsr遺伝子群にコードされており、このQS制御系はfsr制御系と呼ばれている。本研究は、(1)FsrBによるGBAPの生合成、(2)FsrCによるGBAPのシグナリング、この2つを阻害のターゲットポイントとする新しいタイプの抗感染症剤を開発することを目指している。(1)についてはFsrBの変異導入実験により、膜貫通領域2番目と3番目の間の細胞内ドメインに位置する、Arg-67,Gly-71,His-73,Cys-80がGBAPの生合成に必須であることを見出し、FsrBはシステインプロテアーゼ様の活性によりGBAPプロペプチドFsrDのプロセシングおよび環化を行っていることを示唆した。FsrBに相同性を示すタンパク質は、ブドウ球菌、リステリア菌、クロストリジウム菌にも存在し、FsrBの阻害剤はこれらのグラム陽性菌の病原性を広く抑えることのできる薬剤として期待される。実際に、本年度はリステリア属細菌の環状ペプチドの構造解析にも成功している。(2)についてはGBAPのアンタゴニストがターゲットとなる。現在、協同研究者の永田博士らのグループとFsrCの結晶構造解析を行なっている。現在までに5.5オングストロームのX線回折斑点を得ている。また、GBAPのNMR溶液構造解析にも成功し、GBAPは溶液中で特定の立体構造をとらず、インデューストフィット型の受容体との相互作用を示すことを示唆している。また、GBAP類縁体による構造活性相関研究を進め、GBAPの環部分の二つの芳香族アミノ酸が活性に重要であることを明らかにした。また、天然物を対象にfsr制御系の阻害剤のスクリーニングを行ない、放線菌の二次代謝産物であるシアマイシンがfsr制御系をμM以下の濃度で阻害することを見出している。以上の知見はfsr制御系を標的とする抗菌剤の開発に重要な知見を与えるものである。

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クオーラムセンシング(QS:菌密度依存的遺伝子発現制御機構)は近年の細菌学において大変注目されている細菌界で広く見られる現象である。特に、病原性細菌の病原因子発現がこのQSにより制御されている例が多く報告されていることから、QSはポスト抗生物質薬剤開発のターゲットの一つとして注目されている。本研究では、申請者が発見した腸球菌の病原性プロテアーゼの発現制御に関わるQS(fsr制御系)を標的とした薬剤の開発を最終目的として、(1)腸球菌自然変異株を用いたfsr制御系に関する分子遺伝学的解析、(2)腸球菌のfsr制御系を標的としたクォーラムセンシング阻害物質の探索を行なった。(1)においては臨床分離株149株の遺伝子解析を行い、28株にfsr制御系遺伝子中の点突然変異を見出した。そして、これらの変異株のゼラチナーゼ生産性、GBAP(gelatinase biosynthesis-activating pheromone)生産性、GBAP応答性を解析し、fsr遺伝子のシグナル伝達系における機能を考察した。(2)においては、放線菌二次代謝産物を対象にスクリーニングを行なった。腸球菌の病原性プロテアーゼ発現の阻害を一次スクリーニングの指標とした。次に、腸球菌の病原性プロテアーゼ発現を誘導する因子GBAPの生産阻害を二次スクリーニングの指標とした。約200株の放線菌を土壌より分離し、培養液上清を一次スクリーニングに供した。阻害活性株は、さらに二次スクリーニングに供した。両アッセイで最も強い活性を示したQU-Y33-1株を選択し、阻害物質Y33-1を単離精製した。Y33-1は1μM以下の濃度で、腸球菌のプロテアーゼ生産およびGBAPの生産を阻害した。腸球菌自身の増殖は10μM以上で阻害した。Y33-1は腸球菌のfsr制御系を標的としたQS阻害剤であると考えられ、新しいタイプの抗感染症剤のリード化合物として期待される。

【研究分担者】
永田宏次	東京大学	大学院・農学生命科学研究科	准教授	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
永田宏次	東京大学	大学院農学生命科学研究科	助教授	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
永田宏次	東京大学	大学院・農学生命科学研究科	助手	(Kakenデータベース)