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在氨基酸半胱氨酸的硫醇基（-SH）上添加了过量的硫的分子，近年来发现其具有多种生理活性。最近，我们发现细菌产生的半胱氨酸过硫化物通过强烈降解β-内酰胺抗菌剂而导致耐药性（Ono et. al., ACS Chem. Bio., 2021）。与半胱氨酸过硫化物反应的药物是一种名为β-内酰胺硫代酸的新化合物，它是通过打开β-内酰胺环并添加硫而制成的，在细菌细胞内产生后，主动排泄到细菌细胞外。。我知道。然而，关于反应机制的细节及其与耐药性的关系，许多点仍不清楚。因此，在本研究项目中，我们将对β-内酰胺类抗菌药物与过硫化半胱氨酸的反应机理进行详细分析，旨在阐明对该新药耐药的详细机制。 2022财年，为了调查细菌耐药性与半胱氨酸过硫化物含量之间的相关性，我们将对实验室保存的耐药铜绿假单胞菌的耐药性强度和半胱氨酸过硫化物含量进行量化，并研究它们之间的相关性。为了检查耐药细菌的强度，我们使用肉汤微量稀释法不仅研究了对β-内酰胺类（哌拉西林、美罗培南）的敏感性，还研究了对氨基糖苷类（卡那霉素）和四环素喹诺酮类（氧氟沙星）的敏感性。此外，使用β-(4-羟苯基)乙基碘乙酰胺(HPE-IAM)衍生化的质谱法用于定量半胱氨酸过硫化物。结果，在高度耐药菌株中证实了特别大量的半胱氨酸过硫化物和反应产物硫硫化合物的产生。由此观察到耐药性与过硫化半胱氨酸的量之间存在相关性。

项目成果

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专利数量（0）

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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