超硫黄分子がもたらす細菌の新規薬剤耐性機構の解明

阐明超硫分子引起的细菌新型耐药机制

基本信息

批准号：
22K05443
负责人：
小野勝彦
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Kumamoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

システインパースルフィドはアミノ酸であるシステインのチオール基（-SH）に過剰にイオウが付加した分子であり、近年様々な生理活性を持つことが明らかになっている。最近、我々は細菌が産生するシステインパースルフィドが、βラクタム系抗菌剤を強力に分解することで、薬剤耐性に寄与することを明らかにした（Ono et. al., ACS Chem. Bio., 2021）。システインパースルフィドと反応した薬剤は、βラクタム環が開環しイオウが付加した、βラクタムカルボチオ酸という新規化合物であり、菌体内で産生した後、菌体外へと積極的に排出されることが分かっている。しかしながら、その反応機構の詳細や薬剤耐性化との関連性には不明な点が数多く残されている。そこで本研究課題では、システインパースルフィドによるβラクタム系抗菌剤の反応機構の詳細な解析を行い、この新規薬剤耐性化機構の詳細な解明を目的としている。2022年度は、細菌の薬剤耐性とシステインパースルフィド量の相関の検討を行うために、研究室で保持する薬剤耐性緑膿菌の薬剤耐性化強度とシステインパースルフィド量を定量し、それらの相関関係を検討した。薬剤耐性菌の薬剤耐性化強度の検討では、βラクタム系（ピペラシリン、メロペネム）のみならず、アミノグリコシド系（カナマイシン）やテトラサイクリンキノロン系（オフロキサシン）に対する感受性を微量液体希釈法を用いて検討した。また、システインパースルフィドの定量はβ-(4-hydroxyphenyl)ethyl iodoacetamide (HPE-IAM)誘導体化による質量分析を用いた。その結果、高度に薬剤耐性化した株において、特に高いシステインパースルフィド量と反応産物であるカルボチオ体産生が確認された。このことから、薬剤耐性化とシステインパースルフィド量には相関関係が認められた。

半胱氨酸过硫化物是一个分子，其中将过量的硫添加到氨基酸半胱氨酸的硫醇基（-SH）中，最近已经发现它具有多种生理活性。最近，我们表明细菌产生的半胱氨酸过硫化物通过强烈降解β-内酰胺抗菌剂的耐药性有助于耐药性（Ono等，AcsChem。Bio。，2021）。与半硫化半胱氨酸反应的药物是一种新型化合物，称为β-内酰胺甲酸酸酸盐，其中β-内酰胺环的打开并添加硫，并发现它是在细菌细胞内产生的，然后在细菌细胞外积极排出。但是，关于反应机制的细节及其与耐药性的关系有许多未知数。因此，该研究主题旨在详细地分析使用过硫化半胱氨酸的β-内酰胺抗菌剂的反应机理，并详细阐明这种新型耐药性的机制。在2022财年中，为了研究细菌耐药性与过硫化半硫化物含量之间的相关性，我们量化了耐药性强度和耐药性铜绿假单胞菌含量的耐药性强度和耐药性铜硫酸甲状腺肿的含量，并在实验室中维持的耐药性强度，并检查了这些耐药性铜绿。在检查耐药细菌以促进耐药性的强度时，使用痕量液体稀释方法研究了对β-内酰胺（Piperacillin，Meropenem）的敏感性（piperacillin，Meropenem），还对氨基糖苷（kanamycin）和Tetracyclinequinolone（ofloxacin）的敏感性。此外，质谱法还由β-（4-羟基苯基）碘乙酰胺（HPE-AIM）衍生化。结果，证实了高度耐药菌株，特别高的半胱氨酸过硫化物和反应产物Carbothio的产生。这表明耐药性与半胱氨酸过硫化物的量之间存在相关性。

项目成果

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Subtilase cytotoxin from Shiga-toxigenic Escherichia coli impairs the inflammasome and exacerbates enteropathogenic bacterial infection.

DOI：
10.1016/j.isci.2022.104050
发表时间：
2022-04-15
期刊：
iScience
影响因子：
5.8
作者：
Tsutsuki H;Zhang T;Yahiro K;Ono K;Fujiwara Y;Iyoda S;Wei FY;Monde K;Seto K;Ohnishi M;Oshiumi H;Akaike T;Sawa T
通讯作者：
Sawa T

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