抗菌ペプチドの生物活性を増強するペプチドエピメラーゼの探索と光学異性化機構の解明

寻找增强抗菌肽生物活性的肽差向异构酶并阐明光学异构化机制

• 批准号: 07J00716
• 负责人: 荒川 健佑
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07J00716/
• 关键词: 光学異性化; ペプチドエピメラーゼ; D-アラニン; 乳酸菌; 抗菌ペプチド; バクテリオシン; ガセリシンA; ロイテリシン6

Lactobacillus gasseri LA39およびLb.reuteri LA6は、アミノ酸配列が相同のバクテリオシン「ガセリシンA(GA)」および「ロイテリシン6(R6)」を生産する。GAとR6はそれぞれ2および1残基のD-Alaを構成アミノ酸として含み、その違いが両者の抗菌特性の差異を生むと考えられている。GAとR6では、翻訳後にL-Ala残基からD-Ala残基へ光学異性化が起きていると示唆され、その変換を触媒する光学異性化酵素(ペプチドエピメラーゼ)が存在すると推定されている。本研究では、両株に存在するペプチドエピメラーゼ遺伝子を同定し、GAとR6における光学異性化機構を明らかにすることを目的とした。昨年度までの研究により、LA39株におけるペプチドエピメラーゼ遺伝子は、プラスミドpLgLA39上のGA生合成関連7遺伝子gaaBCADITEのいずれかと推定された。しかし、LA6株のプラスミドpLrLA6においてもgaaBCADITEと同一の配列が確認され、GAとR6の差異を生む因子(ペプチドエピメラーゼ遺伝子)がプラスミド上に存在しないことが強く示唆された。そこで本年度は、GAとR6におけるD-Alaの存在および両者の同一性/相違性を再確認するために、両者をHPLCにより従来以上に高度精製することを試みた。その結果、GAとR6は従来の見解とは異なりD-Alaを含まない同一の分子であると見出され、両者において翻訳後の光学異性化は起きていないことが明らかとなった。以上の成果は2010年のLetters in Applied Microbiology誌に報告した。本研究では、ペプチドエピメラーゼ遺伝子の同定やペプチド光学異性化機構の解明を行うことはできなかった。しかし、今まで難しいとされてきた疎水性バクテリオシンのHPLC精製を実現し、バクテリオシン(試料)の高度精製の重要性を再認識させる有意義な知見であったと考えている。

Lactobacillus Gasseri LA39和LB。 Reuteri LA6产生具有同源氨基酸序列的细菌素“ Gassericin A（GA）”和“ Reutericin 6（R6）”。 GA和R6分别包含两个和一个残基D-ALA作为组成氨基酸，并且差异被认为会导致两者的抗菌特性差异。在GA和R6中，建议光学异构化发生在翻译后的L-ALA残基到D-ALA残基，并且假定光学异构酶（肽表达式酶）会催化这种转换。这项研究旨在鉴定菌株中存在的肽表达式酶基因，并阐明GA和R6中光学异构化的机制。直到去年的研究估计，LA39菌株中的肽表达式酶基因是质粒PLGLA39上与七个GA生物合成相关基因Gaabcadite之一。然而，在LA6菌株的质粒PLRLA6中证实了与高载体相同的序列，表明在质粒上不存在GA和R6（肽表达式酶基因）之间产生差异的因子（肽表达酶基因）。因此，今年为了重申GA和R6中的D-ALA以及两者之间的身份/差异，我们试图通过HPLC进一步改进两者。结果，与常规视图不同，发现GA和R6是不包含D-ALA的相同的分子，并且揭示了两者的翻译后光学异构化并未发生。上述结果在2010年应用微生物学杂志上报道。这项研究无法鉴定肽分配酶基因或阐明肽光学异构化的机理。但是，我们认为这是一个有意义的发现，它实现了疏水性细菌素的HPLC纯化，直到现在，这被认为很困难，并重申了细菌素（样品）的高级纯化的重要性。

项目成果

Effects of gassericins A and T, bacteriocins produced by Lactobacillus gasseri, with glycine on custard cream preservation

• DOI: 10.3168/jds.2008-1240
• 发表时间: 2009-06-01
• 期刊: JOURNAL OF DAIRY SCIENCE
• 影响因子: 3.5
• 作者: Arakawa, K.;Kawai, Y.;Saito, T.
• 通讯作者: Saito, T.

乳酸菌のバクテリオシン生産性と耐性はオクタデセン酸により変化する.

十八碳烯酸改变了乳酸菌的细菌素生产力和抵抗力。

• 发表时间: 2008
• 作者: 伊藤円香;川井泰;遠藤泰志;荒川健佑;北澤春樹;齋藤忠夫
• 通讯作者: 齋藤忠夫

ヒト由来乳酸桿菌のバクテリオシン生産性と耐性に脂肪酸(オクタデセン酸、C18:1)が及ぼす影響.

脂肪酸（十八碳烯酸，C18:1）对人源乳杆菌的细菌素生产力和耐药性的影响。

• 发表时间: 2007
• 作者: 伊藤円香;川井泰;遠藤泰志;荒川健佑;北澤春樹;齋藤忠夫
• 通讯作者: 齋藤忠夫

DNA Sequencing and Homologous Expression of a Small Peptide Conferring Immunity to Gassericin A, a Circular Bacteriocin Produced by Lactobacillus gasseri LA39

• DOI: 10.1128/aem.02485-08
• 发表时间: 2009-03-01
• 期刊: APPLIED AND ENVIRONMENTAL MICROBIOLOGY
• 影响因子: 4.4
• 作者: Kawai, Yasushi;Kusnadi, Joni;Saito, Tadao
• 通讯作者: Saito, Tadao

改良チーズホエイ培地を用いたバクテリオシン(ガセリシンA)の調製とカスタードクリームの腐敗抑制効果.

改良奶酪乳清培养基制备细菌素（gasericin A）及其抑制奶油腐败变质的效果

• 发表时间: 2010
• 作者: 中村圭志;川井泰;荒川健佑;西村順子;北澤春樹;飯岡宏之;谷岡政司;鶴見幸市;齋藤忠夫.
• 通讯作者: 齋藤忠夫.