生物の新規鉄結合蛋白質Dprを介した酸素耐性機構の解明及びDprの起業化への試み

阐明生物体中新型铁结合蛋白 Dpr 介导的耐氧机制并尝试将 Dpr 商业化

• 批准号: 14656030
• 负责人: 神尾 好是
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14656030/
• 关键词: 乳酸菌; Dpr; 酸素耐性因子; 鉄結合蛋白質; ラジカル; フェントン反応

今日まで、生物の酸素障害防御の立役者は、カタラーゼ[乳酸菌においては、カタラーゼの代わりに2成分性パーオキシダーゼ(AhpR)が存在する]及びスーパーオキシドディスムターゼ(SOD)とされてきたが、申請者らは、乳酸菌Streptococcus mutans及びStreptococcus thermophilusに両酵素が全く関与しない新規鉄結合蛋白質Dpr(Dps like peroxide resistance)を介した酸素耐性機構の存在を世界に先駆け発見した。そして、Dpr欠損株における酸素感受性が細胞内におけるフリーの鉄イオン存在下でフェントン反応で発生する[・OH]に起因するものである事実を世界に先駆け発見した。Dprが属するDpsファミリーの蛋白質では、DNAとの非特異的な結合が報告されており、DNAとDps蛋白の強固な結合自体がDNAを過酸化水素から保護しているとされているが、DprにはDNAとの結合能は認められなかった。SOD活性やSynechococcusのDpsAで報告されているカタラーゼ活性も認められなかったことから、Dpr分子の酸素耐性能は、鉄結合能に由来すると考えられ、案際に鉄イオンに依存したヒドロキシルラジカルの産生を効果的に抑えることができた。この結果は、一連のdpr欠損株の好気条件下での生育阻害が、ヒドロキシルラジカル由来するとした我々の前報の仮説を支持するものである。そこで、S.mutansの野性株ならびにDpr変異株における酸素非存在下と存在下での細胞内のフリーの鉄イオンの変動を検討した結果、酸素非存在下では、両者一定の鉄濃度(225〜300μM)を示した。野性株では、一時間空気にふれると細胞内のフリーの鉄イオン濃度は、22μMに激減した。ところが、変異株では、300μMのままに止まった。そして、菌の生存率が1/1000と激減した。又、変異株においてのみ、DNAの急速な分解が起きていた。これらのことから、乳酸菌における細胞内フリーの鉄イオンのDprによる濃度制御が細胞の酸素耐性を決定していることが明らかになった。

Today, the biological acid barrier defense workers, such as: [lactic acid bacteria in the middle of the day, the generation of the two components of the nature of the existence of the] and too many people in the middle of the day, the applicant is not, Streptococcus mutans and Streptococcus thermophilus are the world's first to discover new iron-binding proteins (Dpr) that mediate the existence of acid-resistant mechanisms. In the presence of iron in the cell, the acid sensitivity of Dpr deficient plants is the first to be discovered in the world. Dpr belongs to Dps protein, DNA and non-specific binding to report, DNA and Dps protein strong binding to autologous DNA, acidification and protection, Dpr DNA and binding to recognize. SOD activity and DpsA activity of Synechococcus are reported in the following ways: acid tolerance of Dpr molecules, iron binding energy, and iron dependence on the production of Dpr molecules. The results show that the fertility resistance of a series of dpr deficient plants under good conditions is supported by the previous report. In the absence or presence of acid, intracellular iron and iron activity in wild strains of S.mutans was investigated. Results showed that iron concentrations (225 ~ 300μM) in wild strains of S.mutans were constant in the absence or presence of acid. The concentration of iron in wild plants decreased by 22μM. 300 μ M and 300μM respectively. The survival rate of bacteria is 1/1000. In addition, the rapid decomposition of DNA and the rapid decomposition of DNA. The concentration of iron in the cells of lactic acid bacteria determines the acid tolerance of the cells.

项目成果

Yuji Yamamoto, Leslie B.Plloe, Roy R.Hantgun, Yoshiyuki Kamio: "An iron-binding protein, Dpr, from Streptoccus mutans prevents iron-dependent hydroxyl radical formation in vitro"Journal of Bacteriology. 184(11). 2931-2939 (2002)

Yuji Yamamoto、Leslie B.Plloe、Roy R.Hantgun、Yoshiyuki Kamio：“来自变形链球菌的铁结合蛋白 Dpr 可在体外防止铁依赖性羟基自由基的形成”《细菌学杂志》。

山本裕司, 佐々木隆, 佐々木泰子, 本目佳子, 三宅泰司, 神尾好是: "乳酸菌の酸素特性メカニズム"日本農芸化学会誌. 76(9). 843-845 (2002)

Yuji Yamamoto、Takashi Sasaki、Yasuko Sasaki、Yoshiko Honme、Yasushi Miyake、Yoshiharu Kamio：“乳酸菌的氧特性机制”日本农业化学学会杂志 76(9) (2002)。