Bioengineered bacteriocins: an alternative arsenal against multi-drug resistant pathogens

生物工程细菌素：对抗多重耐药病原体的替代武器

• 批准号: 17F17099
• 负责人: 園元 謙二
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-26 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17F17099/
• 关键词: 抗菌ペプチド; バクテリオシン; 乳酸菌

乳酸菌が生産する抗菌ペプチドであるバクテリオシンは、一般のタンパク質と同様にリボソーム上で合成される抗菌ペプチドで、安全な抗菌物質として食品保存をはじめとする様々な分野での利用が期待されている。近年では、バクテリオシンをはじめとする抗菌ペプチドが、種々の病原細菌や多剤耐性菌に対抗しうる、従来型の抗生物質に変わる次世代型の抗菌物質としての期待も集めている。これまでに多様な乳酸菌バクテリオシンが見出され、我々もN末端とC末端がペプチド結合した環状バクテリオシンやリーダーペプチドを伴わずに生合成されるリーダーレスバクテリオシンのように特徴的な構造を有するものを多数見出してきた。なかでも、新奇環状バクテリオシンであるenterocin NKR-5-3B、および新奇リーダーレスバクテリオシンであるlacticin Qについて、それらの生合成機構を利用してバクテリオシンに改変を加えることで、抗菌活性の向上や抗菌スペクトルの改変を図り、多剤耐性菌等の標的細菌への抗菌作用の強化を試みた。両バクテリオシンをコードする遺伝子の変異による改変体の創出に適した異種発現系を構築し、これを用いて抗菌活性との相関が強いと予想された領域に変異を導入し、両バクテリオシンの改変体ライブラリーを構築した。得られた多数の改変体について、その構造の確認を行うとともに、種々の細菌に対する抗菌活性を評価したところ、両バクテリオシンとも、その構造中のαへリックスの末端および近傍に位置するアミノ酸残基が抗菌活性に大きな影響を及ぼすことが明らかとなった。本研究室では、他にも環状バクテリオシンをはじめとする多くの新奇バクテリオシンを見出しており、今後、これらの成果をさらに展開・活用することで、多剤耐性菌への活性を強化した新たなバクテリオシン改変体の構築が期待できる。

が production of lactic acid bacteria す る antibacterial ペ プ チ ド で あ る バ ク テ リ オ シ ン は, general の タ ン パ ク qualitative と with others に リ ボ ソ ー ム で on synthetic さ れ る antibacterial ペ プ チ ド で, safety な antibacterial material と し て food preservation を は じ め と す る others 々 な eset で の using が expect さ れ て い る. Recent で は, バ ク テ リ オ シ ン を は じ め と す る antibacterial ペ プ チ ド が, kind of 々 の や tonic more pathogenic bacteria resistant bacterium に anti し seaborne う る, 従 to の antibiotic substances に - わ る nextgen type の antibacterial material と し て の expect も set め て い る. こ れ ま で に many others な lactobacillus バ ク テ リ オ シ ン が shows さ れ, I 々 も と C N end end が ペ プ チ ド combining し た annular バ ク テ リ オ シ ン や リ ー ダ ー ペ プ チ ド を with わ ず に biosynthesis さ れ る リ ー ダ ー レ ス バ ク テ リ オ シ ン の よ う に な structure of 徴 を have す る も の を most see the し て き た. な か で も, novel annular バ ク テ リ オ シ ン で あ る enterocin NKR - 5-3 b, お よ び novel リ ー ダ ー レ ス バ ク テ リ オ シ ン で あ る lacticin Q に つ い て, そ れ ら の biosynthesis institutions を using し て バ ク テ リ オ シ ン に change - を plus え る こ と で, antibacterial activity の upward や antibacterial ス ペ ク ト ル の change - を 図 り, tonic bacteria resistant bacterium etc. の mark へ の antiseptic の strengthening を try み た. Struck バ ク テ リ オ シ ン を コ ー ド す る posthumous son 伝 の - different に よ る change - body の hit に optimum し た heterogeneous 発 now を build し, こ れ を with い て antibacterial activity と の phase masato が strong い と to think さ れ に た field - different を import し, struck バ ク テ リ オ シ ン の change - body ラ イ ブ ラ リ ー を build し た. Have ら れ た most の change - body に つ い て, そ の tectonic line の confirm を う と と も に, kind of 々 の bacteria に す seaborne る antibacterial activity を review 価 し た と こ ろ, struck バ ク テ リ オ シ ン と も, そ の constructor の alpha へ リ ッ ク ス の end お よ び nearly position alongside に す る ア ミ ノ acid residues が antibacterial activity に big き な influence を and ぼ す こ と が Ming ら か と な っ た. Our lab で は, he に も annular バ ク テ リ オ シ ン を は じ め と す る more く の novel バ ク テ リ オ シ ン を shows し て お り, in the future, こ れ ら の results を さ ら に spread, use す る こ と で, tonic resistant bacterium へ の active を strengthening し た new た な バ ク テ リ オ シ ン の change - body building が expect で き る.

项目成果

多種の乳酸菌バクテリオシンを分泌する新奇ABCトランスポーターEnkTの分子機構の解析

分泌多种乳酸菌细菌素的新型ABC转运蛋白EnkT分子机制分析

• 发表时间: 2019
• 作者: 和田夏美;須志田浩稔;Perez R.H.;善藤威史;園元謙二
• 通讯作者: 園元謙二

Bioengineering of Bacteriocins to Enhance its Bioactivity by Site-Specific Mutation

通过位点特异性突变增强细菌素生物活性的生物工程

• 发表时间: 2017
• 作者: Haruki Takeuchi;Rodney H. Perez;Takeshi Zendo;Kenji Sonomoto
• 通讯作者: Kenji Sonomoto

環状バクテリオシン、エンテロシンNKR-5-3Bの環化機構の解析

环状细菌素肠菌素NKR-5-3B环化机制分析

• 发表时间: 2017
• 作者: 佐戸翔太;池田史織;高城博也;Perez RH ;杉野春貴;石橋直樹; 善藤威史;園元謙二
• 通讯作者: 園元謙二

Functional Analysis of a Protein Responsible for Biosynthesis of a Circular Bacteriocin, Enterocin NKR-5-3B

负责循环细菌素肠毒素 NKR-5-3B 生物合成的蛋白质的功能分析

• 发表时间: 2017
• 作者: Shota Sado;Shiori Ikeda;Hiroya Taki;Rodney H. Perez;Haruki Sugino;Naoki Ishibashi;Takeshi Zendo;Kenji Sonomoto
• 通讯作者: Kenji Sonomoto

部位特異的変異による乳酸菌バクテリオシンの強化

通过定点诱变增强乳酸菌细菌素

• 发表时间: 2018
• 作者: 竹内啓記;Perez R.H.;石橋直樹;善藤威史;園元謙二
• 通讯作者: 園元謙二