ボツリヌス神経毒素複合体赤血球凝集因子の腸管上皮細胞バリア通過機構解明

肉毒杆菌神经毒素复合物血凝因子肠上皮细胞屏障通过机制的阐明

基本信息

批准号：
20051011
负责人：
北所健悟
金额：
$ 3.14万
依托单位：
Kyoto Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

ボツリヌス神経毒素は、ボツリヌス菌(Clostridium botulinum)が産出する分子量約150kDaの毒素タンパク質で、シナプスのSNAREを切断して宿主を麻痺させる。ヒトに感染し、最も毒性が強いB型毒素が有する赤血球凝集因子(Hemaggulutinin:HA)は、3つのsubunit(HA-1、2、3)を有し、腸管上皮細胞表面のTight Junctionのタンパク質群を分散させて、細胞バリアを通過する。これらの構造決定により、ボツリヌス毒素分子のバリア通過機構のメカニズムを原子レベルで解明する。これらの成果は、ボツリヌス神経毒素複合体の厳格な分子認識作用を利用した応用技術や、細胞内デリバリーのシステムを利用した新規な薬剤の開発につながるものと期待できる。今回、B型ボツリヌス菌由来のHA-3の結晶化を行い、SPring-8のBL44XUにて3Å分解能の回折データを測定した。水銀誘導体を用いたSAD法により、立体構造を決定した。その結果、HA-3は結晶中では4分子存在し、活性型として3量体構造を取っていた。HA-3のモノマーは2つのサブユニットからなり、β構造を多く有していた。3量体の中心には直径22Åからなる孔が形成され、cryoprotectantとして用いたトレハロースが1分子結合していた。このことから、HA-3の孔を利用したドラックデリバリーシステムの応用への可能性が示唆された。更に3種類のシアル酸誘導体を結晶にソーキングし、その結合様式を原子レベルで決定し、HA-3の構造活性相関について詳細な情報を得ることができた。

肉毒杆菌神经毒素是一种毒素蛋白，肉毒梭菌产生的分子量约为150 kDa，它裂解了突触性网罗并瘫痪了宿主。由人感染和大多数有毒的B型毒素所拥有的血凝素（HA）具有三个亚基（HA-1、2、3），可分散肠上皮细胞表面的紧密连接蛋白基，并通过细胞屏障。这些结构的确定揭示了原子水平肉毒杆菌毒素分子的屏障传递机理的机制。可以预期，使用肉毒杆菌神经毒素复合物和细胞内递送系统的严格分子识别效应，可以导致新药的发展。这次，源自B型B-细菌肉毒杆菌的Ha-3结晶，并使用Spring-8的BL44XU测量了具有3Å分辨率的衍射数据。三维结构通过使用汞衍生物的SAD方法确定。结果，晶体中有四个分子的Ha-3分子，而活性形式具有三聚体结构。 HA-3单体由两个亚基组成，具有较大的β结构。在三聚体的中心形成了一个由直径22Å组成的孔，一个用作冷冻保护剂的海藻糖分子结合。这表明在HA-3中使用孔进行药物输送系统应用的可能性。还将其他三种唾液酸衍生物浸入了晶体中，并在原子水平上确定了它们的结合模式，并获得了有关HA-3的结构活性关系的详细信息。