病原菌特有の金属取り込み機構を標的とした新規抗菌薬の開発

针对病原菌独特的金属摄取机制开发新型抗菌药物

• 批准号: 21J11192
• 负责人: 村西 和佳
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-28 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J11192/
• 关键词: ヘム; nikオペロン; コレラ菌; 抗菌薬; 病原菌; Fur; 鉄; ニッケル

近年、これまで主流であったRNA合成阻害や細胞壁合成の阻害といった作用機序の抗菌薬に対する耐性菌が多発し、新規抗菌薬の開発が難航している。そこで、従来とは異なる作用機序による抗菌薬の開発が求められていることから、本研究では病原菌のみに存在する金属の取り込み機構を選択的に阻害することで病原菌のみに作用を持つ抗菌剤の開発を目指す。申請者は、コレラ菌のニッケル取り込みシステムの遺伝子であるnikオペロンの上流に鉄依存生の遺伝子制御因子VcFurの結合配列Fur boxが存在することから、コレラ菌ではnikオペロンがニッケルではなく、鉄によって発現制御されている可能性を検討した。偏光解消度測定による検討により、VcFurは鉄との結合によりFur boxにKd = 1.2 μMで特異的に結合すること、一方でニッケルとVcFurの結合はDNAとの非特異的結合を惹起することが明らかとなり、ニッケルを結合したFurは下流遺伝子の発現制御に寄与しないことを示唆した。さらに、大腸菌のFurが鉄錯体であるヘムと結合することが報告されていることからVcFurのヘム結合を追跡したところ、Kd = 1.3 μMで結合することが明らかとなった。また、VcFurのヘム結合の生理的意義を明らかにするため、偏光解消度測定によりヘムがVcFurとFur boxの結合に与える影響を検討したところ、ヘムの添加によりVcFur-Fur boxの結合が解離することが明らかとなった。本研究によりコレラ菌のnikオペロンは、ニッケルではなく鉄とヘムによって発現制御されていることが明らかとなった。本成果は、2022年1月にJ. Inorg. Biochem. に受理された。

近年来，由于对以往主流抗菌药物产生耐药性的细菌不断增加，新抗菌药物的开发变得困难，这些抗菌药物的作用机制是抑制RNA合成和抑制细胞壁合成。因此，需要开发作用机制不同于常规抗菌剂的抗菌剂，在本研究中，我们通过选择性抑制仅存在于病原菌中的金属摄取机制，开发了一种仅对病原菌起作用的抗菌剂。我们的目标是发展。申请人发现铁依赖性基因调节因子VcFur的结合序列Fur box存在于nik操纵子的上游，该操纵子是霍乱弧菌中镍摄取系统的基因，我们研究了其表达受到调节的可能性。使用去极化测量的研究表明，VcFur 通过与铁结合，与 Kd = 1.2 μM 的 Fur 盒特异性结合，而 VcFur 与镍的结合导致与 DNA 的非特异性结合。这一结果表明，镍结合的 Fur 不会促进 DNA 的结合。下游基因表达的调控。此外，据报道，大肠杆菌 Fur 与血红素（一种铁复合物）结合，我们追踪了 VcFur 的血红素结合，发现它的结合 Kd = 1.3 μM。此外，为了阐明VcFur血红素结合的生理意义，我们通过测量去极化程度来考察血红素对VcFur与Fur box结合的影响，发现血红素的添加使VcFur-Fur box解离。很明显，债券。这项研究表明，霍乱弧菌 nik 操纵子的表达受铁和血红素调节，而不是镍。该结果于 2022 年 1 月被 J. Inorg 接受。

项目成果

Resarchmap

研究图谱

コレラ菌におけるヘムによる鉄応答性転写因子Furを介したニッケル取り込みシステムの発現制御とその生理的意義

血红素对霍乱弧菌铁反应转录因子Fur的镍摄取系统表达的调控及其生理意义

• 发表时间: 2021
• 作者: 村西 和佳; 石森 浩一郎; 内田 毅
• 通讯作者: 内田 毅

コレラ菌転写因子Furの金属選択性とヘムによるDNA結合阻害

霍乱弧菌转录因子 Fur 的金属选择性和血红素对 DNA 结合的抑制

• 发表时间: 2021
• 作者: 村西 和佳; 石森 浩一郎; 内田 毅
• 通讯作者: 内田 毅

Functional significance of nickel uptake system in iron metabolism of a pathogenetic bacterium, Vibrio cholerae

镍摄取系统在病原菌霍乱弧菌铁代谢中的功能意义

• 发表时间: 2021
• 作者: Kazuyoshi Muranishi; Koichiro Ishimori; Takeshi Uchida
• 通讯作者: Takeshi Uchida

構造化学研究室HP

结构化学实验室HP