化学的手法を用いた耐性菌におけるペプチドグリカン合成反応の解析と機能制御

化学方法分析耐药菌肽聚糖合成反应及功能控制

• 批准号: 10J05724
• 负责人: 中村 淳
• 金额: $ 0.9万
• 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: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J05724/
• 关键词: バンコマイシン耐性菌; 作用機序解明; 光親和性標識法; バイコマイシンダイマー; バンコマシン耐性菌; 作用機序解析; 光親和性官能基

光親和性標識実験、および、LC-MS/MSを用いた質量分析実験によって、バンコマイシン耐性菌に有効であるリポグリコペプチドVan-M-02の標的分子と、それらの相互作用部位は明らかになっていた。これらの情報に基づき、Van-pbM-29(Van-M-02を化学修飾した光親和性プローブ)と作用標的であるPBP2(黄色ブドウ球菌由来ペニシリン結合性タンパク質)の相互作用を、計算化学を用いて予測した。その結果、PBP2のトランスペプチダーゼドメインの活性中心から約15Å離れた場所において、いくつかのPBP2のアミノ酸残基と水素結合を形成してPBP2とVan-pbM-29が相互作用する事が分かった。特に、アスパラギン酸489、および、リジン467とVan-pbM-29の光親和性官能基が水素結合を形成することで、Van-pbM-29の光親和性官能基が特定の方向へ固定化されることが分かった。この結果は、LC-MS/MSを用いた質量分析実験の結果とよく一致した。これにより、これまでX線結晶構造解析などによる解析が進んでいなかったリポグリコペプチドと作用標的の相互作用を、合成化学、生化学的手法によって可視化することができた。バンコマイシンダイマーはバンコマイシン耐性菌に有効であるが、その作用機序はほとんど解明されていない。リポグリコペプチドの作用機序で用いた光親和性標識法をバンコマイシンダイマーにも応用した。その為に、光親和性標識プローブを合成することにした。光親和性官能基としてベンゾフェノンを用いた光親和性標識プローブを既知物から二段階で合成し、Van-pbD-06を得た。Van-pbD-06を用いて光親和性標識実験を行ったところ、プローブ特異的に標識化されるタンパク質のバンドを複数確認した。その内の一つはPBP2であることが予想された。それ以外のバンドでは、上記yan-pbM-29の光親和性標識実験で得られるバンドのパターンとは異なるため、リポグリコペプチドとバンコマイシンダイマーでは相互作用標的が異なることが示唆された。

使用LC-MS/MS的光性标记实验和质谱实验表明，脂肪糖肽VAN-M-02的靶分子有效地针对抗性霉素的细菌及其相互作用位点有效。基于这些信息，使用计算化学预测了VAN-PBM-29（通过VAN-M-02化学修饰的光相位探针化学修饰）和作用靶标PBP2（一种源自金黄色葡萄球菌的青霉素结合蛋白）之间的相互作用。结果表明，PBP2和VAN-PBM-29相互相互作用，通过在距PBP2的转肽酶结构域的活性中心约15Å的位置与几个PBP2的氨基酸残基形成氢键。特别是，发现天冬氨酸489和赖氨酸467和VAN-PBM-29的光亲和力官能团形成氢键，从而在特定方向上固定VAN-PBM-29的光疗法官能团。该结果与使用LC-MS/MS的质谱实验结果非常吻合。这允许脂肪糖肽和靶标之间的相互作用，迄今为止尚未通过X射线晶体结构分析对这些相互作用，可以使用合成化学和生化技术来可视化。万古霉素二聚体有效地抵抗万古霉素耐药细菌，但它们的作用机理在很大程度上是未知的。脂肪糖肽作用机理中使用的光亲和标记方法也应用于万古霉素二聚体。因此，我们决定合成一个标记为探针的光性探针。使用苯甲酮作为光致官能组的光性标记探针分为两个步骤，从已知产品进行了两个步骤，以获得VAN-PBD-06。使用VAN-PBD-06进行了光性标记实验，并确认了特定标记的多个蛋白质。预计其中一个是PBP2。其他带与上面YAN-PBM-29的光性标记实验中获得的带模式不同，这表明相互作用靶标在脂肪糖糖肽和万古霉素二聚体之间有所不同。

项目成果

光親和性標識法によるバンコマイシン誘導体の作用標的探索

利用光亲和标记法寻找万古霉素衍生物的作用靶点

• 发表时间: 2012
• 作者: 杉山麿人;山本章博;後節耕司;後藤耕司;後藤耕司;中村淳;吉田修;中間友樹;許述;中村淳
• 通讯作者: 中村淳

バンコマイシン誘導体の作用機序に関する研究

万古霉素衍生物作用机制研究

• 发表时间: 2010
• 作者: 雨宮薫;小嶋祥三;中村淳
• 通讯作者: 中村淳

New Insight into the Mode of Action of Vancomycin dimers in Bacterial Cell Wall Synthesis

万古霉素二聚体在细菌细胞壁合成中作用模式的新见解

• DOI: 10.1039/c0md00230e
• 发表时间: 2011
• 期刊: Medicinal Chemistry Communications
• 作者: Yoshida;O.; Nakamura;J.; Yamashiro;H.; Miura;K.; Hayashi;S.; Umetsu;K.; Xu;S.; Maki;H.; Arimoto;H
• 通讯作者: H

環状バンコマイシンダイマーのin vitro酵素阻害活性

环万古霉素二聚体的体外酶抑制活性

• 发表时间: 2011
• 作者: 杉山麿人;山本章博;後節耕司;後藤耕司;後藤耕司;中村淳;吉田修;中間友樹;許述;中村淳;中村淳;中村淳
• 通讯作者: 中村淳

バンコマイシン耐性菌克服を目指した創薬化学研究

旨在克服万古霉素耐药细菌的药物化学研究

• 发表时间: 2010
• 作者: 杉山麿人;山本章博;後節耕司;後藤耕司;後藤耕司;中村淳;吉田修;中間友樹;許述;中村淳;中村淳;中村淳;中村淳;中村淳
• 通讯作者: 中村淳