病原性微生物由来のガスセンサータンパク質の構造と機能に関する研究と創薬への応用

病原微生物气敏蛋白的结构和功能研究及其在药物发现中的应用

基本信息

批准号：
22K05446
负责人：
北西健一
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Tokyo University of Science
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

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K05446/
关键词：
ヘムグロビンガスセンサー病原菌 c-di-GMP バイオフィルム病原性微生物

项目摘要

病原性微生物由来ガスセンサータンパク質（GCS-HD-GYP）の構造と機能に関する研究、さらには創薬への応用を目指し研究を行っている。GCS-HD-GYPはN末端にグロビンドメイン、C末端にc-di-GMP分解酵素（フォスフォジエステラーゼ）活性を持つHD-GYPドメインを持っている。c-di-GMPは近年、微生物の生理活性において重要なセカンドメッセンジャーであることが明らかになってきている。ゲルろ過解析の結果、精製タンパク質はホモ二量体で、 CDスペクトルからヘリックスの多い構造であることがわかった。ミオグロビンやヘモグロビンのようなグロビンタンパク質に特徴的な吸収スペクトルを示し、酸素、一酸化炭素、一酸化窒素などのガス分子が結合することがわかった。HD-GYPドメインは、酵素活性に2価金属イオンを必要とすることから、様々な金属イオン存在下でc-di-GMP分解活性を評価したところ、Mn存在下で活性を示すことがわかった。c-di-GMP分解活性は酸素の結合によって活性化されるのに対して、一酸化窒素の結合によっては不活性化されることがわかった。この結果は他のグロビンセンサーとは異なる興味深い特徴である。また、ガスセンシングに重要なグロビンドメインの結晶化に成功し、3 A程度の分解能の回折データを得た。分子置換法によって、構造解析を行ったところ、ヘム周辺の電子密度が不明瞭であった。より高分解能データの収集を目指し、現在結晶化条件の最適化を行っている。また、結晶化の再現性がよくないので、並行して結晶化スクリーニングも行っていく予定である。

我们正在研究源自病原微生物的气敏蛋白（GCS-HD-GYP）的结构和功能，旨在将其应用于药物发现。 GCS-HD-GYP 在 N 端有一个球蛋白结构域，在 C 端有一个具有 c-di-GMP 降解酶（磷酸二酯酶）活性的 HD-GYP 结构域。近年来，人们逐渐认识到c-di-GMP是微生物生理活性中重要的第二信使。凝胶过滤分析的结果，发现纯化的蛋白质是同型二聚体，CD谱显示其具有具有许多螺旋的结构。它显示出肌红蛋白和血红蛋白等球蛋白的吸收光谱特征，并被发现可以结合氧气、一氧化碳和一氧化氮等气体分子。由于 HD-GYP 结构域需要二价金属离子才能发挥酶活性，因此我们评估了各种金属离子存在下的 c-di-GMP 降解活性，发现它在 Mn 存在下表现出活性。发现c-di-GMP降解活性通过氧的结合而被激活，而通过一氧化氮的结合而被灭活。这个结果是一个不同于其他珠蛋白传感器的有趣特征。我们还成功地结晶了对于气体传感很重要的珠蛋白域，并获得了分辨率约为3 A的衍射数据。使用分子置换法的结构分析表明，血红素周围的电子密度不清楚。我们目前正在优化结晶条件，目的是收集更高分辨率的数据。此外，由于结晶的重现性不好，我们计划并行进行结晶筛选。