歯周病菌の生育に重要な特定の酵素の立体構造および基質認識機構を解明

岩手医科大学、昭和大学、長岡技術科学大学、宇宙航空研究開発機構(JAXA)の研究グループは、多剤耐性菌や歯周病菌のペプチド代謝に重要な役割を果たす酵素と非常によく似た構造と機能を持つペプチド分解酵素DAP BIIを、国際宇宙ステーション(ISS)「きぼう」日本実験棟において結晶化させ、得られた結晶のX線結晶構造解析により、DAP BIIの立体構造とペプチド分解機構を解明した。

様々な抗菌薬に耐性を獲得した多剤耐性菌は、院内感染症の原因のひとつとなっており、その治療は困難だ。本研究の成果は、既存の抗菌薬と異なる仕組みで多剤耐性菌や歯周病菌に対して作用する抗菌薬の開発に役立つ。

多剤耐性菌は、複数の抗生物質に対して抵抗性を持つ細菌。

癌の化学療法や糖尿病などで抵抗力の落ちている患者、人工呼吸器を装着している患者にとって多剤耐性菌は、既存の抗生物質が効かず、脅威となっている。

また、歯周病は、歯の病気に留まらず動脈硬化や糖尿病などの全身疾患との関連が示唆されている。

感染症に対しては、抗生物質による治療が行われることが多く、抗生物質が効かない細菌に対しては、これまでの抗生物質とは異なるメカニズムで生育を抑えたり、菌を殺す効果のある抗菌薬が必要となる。

多剤耐性菌や歯周病菌の中には、糖などの炭水化物の代わりにタンパク質やペプチドを分解して得られたアミノ酸を主たるエネルギーとする糖非発酵性細菌と呼ばれるものがあり、これらの菌は様々なタンパク質・ペプチド分解酵素(ペプチダーゼ)を分泌している。

これらの分解酵素の働きを止める物質は阻害剤と呼ばれ、それらの酵素に特異的に結合する化合物が阻害剤の候補となる。

また、新規抗菌薬の標的酵素としては、人間が似たような酵素を持っていた場合に、その機能まで阻害してしまい、副作用が現れる可能性があることから、人間が似たような酵素を持たないことが重要だ。

今回、立体構造を明らかにしたファミリーS46 ペプチダーゼに属する酵素は、人間に似たような酵素がなく、糖非発酵性細菌においてペプチド代謝に重要な酵素であることが知られている。

従って、ファミリーS46ペプチダーゼを標的とする阻害剤は、新規抗菌薬に結びつく可能性がある。

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