病原性細菌が嫌気的にヘムを開環分解して生存に必須の鉄を取り出す機構の解明

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鉄は生物が生きていくために必要なエネルギーを生産するために不可欠な金属イオンである。そのため、生物は様々な鉄獲得機構を進化させている。病原性細菌もその例外ではない。こうした細菌の主たる鉄源は感染宿主の赤血球に含まれるヘモグロビン (Hb)である。通常、グラム陰性細菌は、宿主の血液を溶血した後Hbから遊離したヘム をヘモフォアHasAによって外膜受容体HasRにまで輸送し、次に、ヘムは外膜と内膜を通り抜けて細胞質で分解される。ヘム鉄は環状テトラピロールの中心に強く配位結合しているため、ヘム分解酵素で開環された後に遊離する。私達はこれまで、Pseudomonas aeruginosa(グラム陰性好気性細菌 日和見感染の原因菌の一種で、皮膚、肺・気管支の炎症の原因細菌)　Yersinia pseudotuberculosis(グラム陰性通性嫌気性細菌 胃腸炎の原因細菌)　Eikenella corrodens(グラム陰性通性 嫌気性細菌 歯周病の原因細菌)　Porphyromonas gingivalis(グラム陰性偏性嫌気性細菌歯周病の原因細菌)　を研究材料にして 「ヘムの細菌内への輸送」や「ヘム を分解して鉄の抽出」を行うタンパク・酵素の機能解析を実施してきた。そして、細菌は生育環境に応じて実に多様な鉄獲得のための仕組みを構築していること を明らかにした。さらに、ヘムの輸送を阻害することで病原性細菌の生育を阻害できることも実証した。 しかし、偏性・通性嫌気性細菌が嫌気下で酸素非依存的にヘムを分解する機構については未解明である。そこで、嫌気的ヘム分解経路を解明し、その知見をもとにして阻害剤をデザイン・合成して細菌の生育抑制することが本研究の目的である。本研究を通して歯周病や胃腸炎など病原性細菌による感染症対策、健康的な生活の実現に寄与することを目標とする。令和４年度は主として菌体内に蓄積した嫌気的ヘム分解物の同定に取り組んだ。