非共有結合性阻害剤の探索を目的としたペニシリン認識酵素のX線結晶解析

青霉素识别酶的 X 射线晶体分析，用于寻找非共价抑制剂

• 批准号: 20K07484
• 负责人: 額賀 路嘉
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: Josai International University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K07484/
• 关键词: 抗生物質; 薬剤耐性; カルバペネマーゼ; メチシリン耐性黄色ブドウ球菌; X線結晶解析; ARM; 抗生物質耐性; Ｘ線結晶解析; β-ラクタマーゼ; ペニシリン結合タンパク質; MRSA; PBP; 構造生物学; 抗菌薬; 細胞壁合成阻害剤

2022年度に行った研究の概要を示す。2022年度は、2021年度から引き続きPBP2aのX線結晶構造解析を行っているが、予想以上に難航している。というのは、昨年度報告した2.1Å-2.2Å程度のデータはとれるようになったのだが、これを構造解析してみると、既に報告されているデータでは上手くトレースできている領域が自分たちではうまくできないということが続いている。年、4回のシンクロトロンのたびに、条件を変えたり、βーラクタム剤を付加するなど試行錯誤しているが現状上手くいいってはいない。カルバペネマーゼのプロジェクトは比較的順調に推移している。S70G, E166A, Q変異酵素の解析は良好な結果が得られている。S70Gではカルバペネマーゼの基質となるイミペネムなど4剤との複合体を解析している。ミカエリス複合体の構造解析を期待していたのであるが、得られた構造は、加水分解されβ-ラクタム環が開裂した構造であった。2022年度最後には、ミカエリス複合体を得るべく、ソーキング法にて複合体形成を試みたが、現在の所うまくいっていない。2023年度はミカエリス複合体が難しい場合、現在のデータだけで論文発表を考えたいと思う。また、E166Aと　E166Q変異酵素のイミペネム複合体の構造解析では、本来アシル中間体で停止することが期待され、その通りの構造が得られたのであるが、変異体により、異なる形態であった。現在、分子動力学計算を行っており、近々に結果を発表したい。PBP2aの研究の進捗が思わしくないため、このプロジェクトを科研費期間後も続けることは前提として、別プロジェクトとして、PenR（PenA発現のための調節タンパク質）及びクラスCβラクタマーゼ、カルバペネム複合体の構造解析を行う旨、今後の研究の推進方策に記載した。

本文概述了2022年进行的研究。2022年，我们自2021年以来一直在对PBP2A进行X射线晶体结构分析，但它比预期的要困难得多。这是因为我们能够获得去年报告的2.1-2.2Å报告的数据，但是当我们分析这种结构时，我们继续发现，在可以很好地跟踪已经报告的数据的领域中，我们无法做得很好。我们通过更改条件并每年每四个同步基因添加β-内酰胺，但目前尚不顺利。碳青霉烯酶项目的进展相对顺利。 S70G，E166A和Q突变酶的分析产生了良好的结果。 S70G分析了与甲状腺酸酯底物等四种药物的复合物。我们希望分析Michaelis复合物的结构分析，但是将所得的结构水解以裂解β-内酰胺环。在2022财年结束时，我们尝试使用一种浸泡方法来获得迈克尔斯综合体，但截至目前，它并没有成功。如果迈克尔斯建筑群在2023年很难，我想仅根据当前数据来考虑发布论文。此外，对E166A和E166Q突变酶的亚替姆复合物的结构分析表明，最初期望它们被酰基中间体阻止，并因此获得了结构，但突变体具有不同的形式。我们目前正在执行分子动力学计算，我们想尽快宣布结果。由于PBP2A研究的进展不佳，我们已经指出，即使在科学研究基金之后，该项目也将继续进行，并且我们将对PENR（用于PENA表达的调节蛋白），Cβ乳糖酶和碳青霉烯综合体进行结构分析，作为单独的项目。

项目成果

Louis Stokes Cleveland VAMC(米国)

路易斯·斯托克斯·克利夫兰 VAMC（美国）

Assessing the Potency of β-Lactamase Inhibitors with Diverse Inactivation Mechanisms against the PenA1 Carbapenemase from Burkholderia multivorans.

• DOI: 10.1021/acsinfecdis.0c00682
• 发表时间: 2021-04-09
• 期刊: ACS infectious diseases
• 影响因子: 5.3
• 作者: Nukaga M;Yoon MJ;Taracilia MA;Hoshino T;Becka SA;Zeiser ET;Johnson JR;Papp-Wallace KM
• 通讯作者: Papp-Wallace KM

Characterizing the resistance mechanisms present in an unusually, highly multi-drug resistant isolate of Burkholderia multivorans（ASM Microbe online, ePoster）

描述一种异常、高度多重耐药的伯克霍尔德氏菌分离株的耐药机制（ASM Microbe online，ePoster）

• 发表时间: 2020
• 作者: M. Nukaga;S. A. Becka;E. T. Zeiser;J. J. LiPuma;K. M. Papp-Wallace
• 通讯作者: K. M. Papp-Wallace

Identification of the Inhibitory Compounds for Metallo-β-lactamases and Structural Analysis of the Binding Modes

金属-β-内酰胺酶抑制化合物的鉴定及结合模式的结构分析

• DOI: 10.1248/cpb.c21-00611
• 发表时间: 2021
• 期刊: Chemical and Pharmaceutical Bulletin
• 影响因子: 1.7
• 作者: Kamo T;Kuroda K;Kondo S;Hayashi U;Fudo S;Yoneda T;Takaya A;Nukaga M;Hoshino T.
• 通讯作者: Hoshino T.

Louis Stokes Cleveland VAMC Cleveland(米国)

Louis Stokes Cleveland VAMC 克利夫兰（美国）