JP2003535597A - 薬剤スクリーニングにおけるトランスフェラーゼ酵素活性検出のためのアッセイ - Google Patents

薬剤スクリーニングにおけるトランスフェラーゼ酵素活性検出のためのアッセイ

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デソウサ,スニタ・マリア
ソラプレ,スレシュ
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、シンチレーション近接アッセイ方法論を用いて、細菌中のペプチドグリカン生合成に関与する、トランスロカーゼ酵素および/またはトランスフェラーゼ酵素の活性をアッセイするための方法を提供する。該方法は、潜在的な抗菌薬剤のスループットスクリーニングに適している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 本発明は、細菌中のペプチドグリカン生合成に関与する酵素をアッセイするた
めの方法に関する。
【0002】 ペプチドグリカンは、細胞壁に形状および強度を与える、細菌細胞壁の主要な
構成要素である。ペプチドグリカンは、細菌に特有であり、そしてグラム陽性お
よびグラム陰性両方のすべての細菌で見られる。ペプチドグリカンは、短いペプ
チド架橋を通じて架橋結合(cross-link)される、グリカン鎖のポリマーである
。これは、N−アセチルグルコサミン(GlcNAc)およびN−アセチルムラ
ミル酸(MurNAc)のβ1−4連結残基を交互にすることからなる。ペンタ
ペプチド鎖はMurNAcに付き(MurNAc−ペンタペプチド)、そしてこ
れらのペプチド鎖間で架橋結合が起こる。
【0003】 ペプチドグリカンの生合成は、3つの段階に分割可能である:まず、細胞質で
の前駆体の合成、第二に、脂質キャリアー分子への前駆体の転送、そして第三に
、細胞壁内への前駆体の挿入および存在するペプチドグリカンへのカップリング
である。
【0004】 細胞質で合成される前駆体は、糖ヌクレオチド:UDP−N−アセチル−グル
コサミン(UDP−GlcNAc)およびUDP−N−アセチルムラミルペンタ
ペプチド(UDP−MurNAc−ペンタペプチド)である。
【0005】 細胞膜で起こる第二段階は、2つの酵素に触媒され、そして脂質キャリアーで
あるウンデカプレニルリン酸上での二糖単位の合成を伴う。脂質キャリアーはま
た、細菌細胞壁の他の構成要素の合成にも関与する。
【0006】 第一の酵素は、ホスホリル−N−アセチルムラミルペンタペプチドの、UDP
−MurNAc−ペンタペプチドからウンデカプレノールリン酸への転送を触媒
し、同時にUMPを放出する。この酵素は、ホスホ−N−アセチルムラミル−ペ
ンタペプチドトランスロカーゼ(以後、本明細書において、「トランスロカーゼ
」と称する)と称され、そして大腸菌(Escherichia coli)で
は遺伝子mraYの産物である。産物、ウンデカプレノール−ピロリン酸−N−
アセチルムラミルペンタペプチド(脂質−P−P−MurNAc−ペンタペプチ
ド)または脂質Iまたは脂質連結前駆体Iは、第二の酵素の基質である。
【0007】 N−アセチル−グルコサミニルトランスフェラーゼは、UDP−GlcNAc
からN−アセチルグルコサミンを転送し(同時にUDPを放出して)、ウンデカ
プレノール−ピロホスホリル−N−アセチルムラミルペンタペプチド−N−アセ
チルグルコサミンまたは脂質IIまたは脂質連結前駆体IIを形成する。この酵
素はまた、UDP−N−アセチルグルコサミン:N−アセチルムラミル(ペンタ
ペプチド)−P−P−ウンデカプレノール−N−アセチルグルコサミントランス
フェラーゼ(以後、本明細書において、「トランスフェラーゼ」と称する)とも
称される。この酵素は、大腸菌では遺伝子murGの産物である。
【0008】 トランスロカーゼ酵素およびトランスフェラーゼ酵素は、細菌生存力に必須で
ある(それぞれ、D.S. BoyleおよびW.D. Donachie,
J. Bacteriol.,(1998), 180, 6429−6432
、並びにD. Mengin−Lecreulx, L. Texier, M
. RousseaueおよびY. Van Heijernoot, J.
Bacteriol.,(1991), 173, 4625−4636を参照
されたい)。
【0009】 第三段階では、細胞膜(cytoplasmic membrane)の外側で、グリカンの重合が
起こる。二糖−ペンタペプチド単位は、ペプチドグリカントランスグリコシラー
ゼ(ペプチドグリカンポリメラーゼとも称される)(以後、本明細書において、
「トランスグリコシラーゼ」と称する)によって、脂質キャリアーから、存在す
る二糖単位またはポリマーに転送される。ペプチド架橋の連結(joining)は、ペ
プチドグリカントランスペプチダーゼ(以後、本明細書において、「トランスペ
プチダーゼ」と称する)によって、触媒される。必須の両酵素活性は、同一分子
、ペニシリン結合タンパク質(またはPBP)(大腸菌のPBP1aまたは1b
等のような)中にある。これらは、大腸菌では、それぞれ、ponA遺伝子およ
びponB遺伝子の産物である。
【0010】 細菌細胞にはいくつかのPBPがあり、そしてこれらは、2つの種類、低分子
量(LMM)PBPおよび高分子量(HMM)PBPに分けることが可能である
。HMM PBPは、トランスペプチダーゼ活性およびトランスグリコシラーゼ
活性両方を有する、二機能酵素である。これらのうち、大腸菌のPBP2および
PBP3、並びにPBP1AまたはPBP1Bいずれかは、細胞生存力に必須で
あることが示されている。LMM PBPは細胞増殖に重要であるが、必須では
ないようである(例えば大腸菌のPBP4、5、6は、欠失させると増殖不全を
生じる可能性があるが、細胞は生き残る。S.A. Denome, P.K. Elf, T.A. Henderson, D.E. Nelsonおよび
K.D. Young, J. Bacteriol.,(1999), 18
1(13), 3981−3993を参照されたい)。
【0011】 脂質前駆体から存在するペプチドグリカン鎖への二糖−ペンタペプチド単位の
転送に際して、脂質は、ウンデカプレノールピロリン酸の分子として遊離する。
これは、ウンデカプレノールリン酸を生成するのに、ウンデカプレノールピロホ
スホリラーゼまたはC55−イソプレニルピロホスホリラーゼ(以後、本明細書
において、「脂質ピロホスホリラーゼ」と称する)とも称される、バシトラシン
感受性ウンデカプレニルピロホスホリラーゼによって切断されなければならず、
ウンデカプレノールリン酸はその後、第二段階で、周期に再進入可能である。
【0012】 トランスロカーゼおよびトランスフェラーゼ(それぞれ、mraYおよびmu
rG遺伝子産物)はどちらも、スループットスクリーニングに受け入れやすい適
切なアッセイが欠けているため活用されてきていない薬剤発見のための、申し分
のない標的に相当する。
【0013】 トランスロカーゼおよびトランスフェラーゼ反応両方において、糖分子はヌク
レオチド連結前駆体から脂質基質に転送される。トランスロカーゼおよびトラン
スフェラーゼ両方のための慣用的な酵素アッセイは、放射標識糖前駆体を用い、
そして脂質産物への放射標識の取り込みを監視することを伴う。脂質産物は、ペ
ーパークロマトグラフィーによって、またはブタノール:6M酢酸ピリジニウム
、pH4.1(2:1 v/v)中での産物の抽出によって、監視する。ペーパ
ークロマトグラムでは、両方の脂質産物、脂質Iおよび脂質IIは、Rf 約0
.9で移動する。
【0014】 トランスロカーゼ活性のみを監視する別の既知のアッセイは、基質として、蛍
光剤であるダンシル化UDP−MurNAc−ペンタペプチドを用いる。この蛍
光基質は膜中の脂質キャリアーに転送されると、水性から疎水性環境への、環境
の変化を経験する。これが発光スペクトル(525nmから495nm)におい
て、青いシフトを引き起こし、このシフトをアッセイ中に監視する。蛍光強度の
変化は、2から3倍でしかなく、そしてしたがって、これはそれほど高感度のア
ッセイではない。
【0015】 トランスフェラーゼ酵素のためのスループット放射能アッセイが、WO 99
/38958に記載されているが、これは、人工的な基質の化学合成を必要とす
る。
【0016】 スループットスクリーニングに適した、トランスロカーゼ酵素および/または
トランスフェラーゼ酵素の活性をアッセイするための方法を発展させることが望
ましいであろう。
【0017】 したがって、本発明にしたがい、UDP−N−アセチルグルコサミン:N−ア
セチルムラミル(ペンタペプチド)−P−P−ウンデカプレノール−N−アセチ
ルグルコサミントランスフェラーゼ酵素活性、および、所望によってまた、ホス
ホ−N−アセチルムラミル−ペンタペプチドトランスロカーゼ酵素活性をアッセ
イするための方法であって: (1) ウンデカプレノール−ピロリン酸−N−アセチルムラミルペンタペプチ
ド(脂質I)、放射標識UDP−N−アセチルグルコサミン(UDP−GlcN
Ac)、二価金属イオン供給源およびトランスフェラーゼ酵素供給源を含む反応
混合物を、ウンデカプレノール−ピロホスホリル−N−アセチルムラミルペンタ
ペプチド−N−アセチルグルコサミン(脂質II)の合成が起こるのに適した条
件下でインキュベーションし; (2) 工程(1)の反応を停止し; (3) 工程(2)の反応混合物に蛍光剤を添加し;そして (4) 蛍光剤によって放出される光エネルギーを測定する 工程を含む方法を提供する。
【0018】 本明細書の文脈において、略語「UDP」は、ウリジン(5’)−二リン酸を
指すと理解しなければならない。 本発明にしたがった方法は、非常に好適には、96ウェルマイクロタイタープ
レートを用いて行い、それによって、酵素活性を測定する、迅速で、単純な、そ
して再現可能な方法を可能にする。
【0019】 トランスフェラーゼ酵素およびトランスロカーゼ酵素両方をアッセイすること
を意図する場合には、工程(1)において、反応混合物中に、UDP−N−アセ
チルムラミルペンタペプチド(UDP−MurNAc−ペンタペプチド)、ウン
デカプレニルリン酸供給源およびトランスロカーゼ酵素供給源を含むことによっ
て、in situで脂質Iを形成する。
【0020】 使用するUDP−MurNAc−ペンタペプチドは、天然存在ペプチドグリカ
ンに通常存在するもののいずれであってもよく、そして好適には、細菌から精製
するか、または例えばT. den Blaauwen, M. Aarsma
nおよびN. Nanninga, J. Bacteriol.,(1990
), 172, 63−70に記載されるものに類似の方法によって、細菌由来
の前駆体から酵素的に作成する。使用が好ましいUDP−MurNAc−ペンタ
ペプチドは、バチルス・セレウス(Bacillus cereus)由来のU
DP−MurNAc−L−アラニン−γ−D−グルタミン酸−m−ジアミノピメ
リン酸−D−アラニン−D−アラニンである。使用するUDP−MurNAc−
ペンタペプチドの濃度は、典型的には、マイクロタイタープレートのウェルあた
り、5μMから300μM、好ましくは5μMから200μM、より好ましくは
5μMから100μM、そして特に5μMから50μMの範囲、特に15μMで
あろう。
【0021】 放射標識UDP−N−アセチルグルコサミンとして、好ましくは、マイクロタ
イタープレートのウェルあたり、0.25から25μMの濃度、例えばウェルあ
たり0.1から0.5μCi、好ましくはマイクロタイタープレートのウェルあ
たり0.2μCiの放射能を持つ、2.5μMの濃度で、トリチウム化UDP−
N−アセチルグルコサミン(UDP−[3H]GlcNAc、NEN−Dupo
ntより商業的に入手可能である)を用いるのが好適である。
【0022】 使用する二価金属イオンは、好ましくは、マグネシウムイオンである。マグネ
シウムイオンの適切な供給源は、好ましくは10から30mM、好ましくは10
から25mMの範囲の濃度の、塩化マグネシウムである。
【0023】 大腸菌の膜が好適に使用可能であり、そして実際、ウンデカプレニルリン酸、
トランスロカーゼ酵素およびトランスフェラーゼ酵素の供給源として好ましい。
使用する膜の量は、典型的には、マイクロタイタープレートのウェルあたり、1
から20μg、特に4から6μgタンパク質の範囲であろう。膜は、WO 99
/60155の実施例1に記載されるとおりに調製可能である。本発明にしたが
った方法は脂質IIに取り込まれた放射能の量を監視するため、膜調製物を使用
する際は、存在するトランスグリコシラーゼ酵素が無効にされており、したがっ
て、トランスグリコシラーゼ酵素の活性によって、脂質II由来の放射標識二糖
が、やはり膜調製物に存在するペプチドグリカンに転送されないことを確実にす
るのが重要である。これは、いくつかの方法で、例えば工程(1)の反応混合物
中にモエノマイシンなどのトランスグリコシラーゼ酵素阻害剤を含むことによる
か、(例えばWO 96/16082に記載されるように)トランスグリコシラ
ーゼ酵素が欠損している大腸菌突然変異体由来の膜を使用することによるか、ま
たはY. van Heijenoortら, (1992), J. Bac
teriol., 174, 3549−3557に記載されるように、大腸菌
細胞をまず、リゾチームで処理することを伴う方法により膜を調製することによ
って、達成可能である。
【0024】 工程(1)において、例えばHEPES−アンモニア、HEPES−KOH(
HEPESはN−[2−ヒドロキシエチル]ピペラジン−N’−[2−エタンス
ルホン酸])またはTris[ヒドロキシメチル]アミノメタン塩酸(「Tri
s−HCl」)等の緩衝溶液(pH約7.5を有する)などの水性媒体を使用す
るのが好適かもしれない。HEPESおよびTris−HClは、Sigma−
Aldrich Co. Ltd.より商業的に入手可能である。
【0025】 工程(1)の反応混合物は、2から90分間、例えば5分間、酵素が触媒する
脂質II合成が起こるのに適した条件下で、20℃から37℃の範囲の温度で維
持する。
【0026】 本発明の方法を、トランスフェラーゼ酵素のアンタゴニストであり所望により
トランスロカーゼ酵素のアンタゴニストである、抗菌化合物を同定するスクリー
ニングとして使用するよう意図する場合には、工程(1)の反応混合物は、多様
な濃度の1以上の試験化合物をさらに含んでもよい。トランスロカーゼ酵素およ
びトランスフェラーゼ酵素は、細菌増殖に必須であり、そして細胞表面上に位置
するため、これらの酵素は、抗菌薬剤の開発の優れた標的に相当する。こうした
薬剤はいずれも、効果を生じるために細胞壁を通じて細菌生物内に進入する必要
がないという利点を有するであろうし、そしてしたがって、細胞壁浸透性並びに
細胞壁浸透性の変化および流出によって引き起こされる薬剤耐性という通例の困
難が回避されるであろう。
【0027】 反応は、工程(2)で、適切な手段いずれかによって、例えば失活剤を添加す
ることによって、停止させる(または失活させる)。トランスフェラーゼ酵素の
みをアッセイする場合、好適には、さらなる反応は、過剰の非標識UDP−N−
アセチルグルコサミンを添加することによって停止させる。あるいは、トランス
フェラーゼ酵素およびトランスロカーゼ酵素を共にアッセイする場合、さらなる
反応は、適切な量の二価金属イオンキレーター化合物、例えばSigma−Al
drich Co. Ltd.より商業的に入手可能なエチレンジアミン四酢酸
(EDTA)を添加することによって、停止してもよい。キレーター化合物の濃
度は、もちろん、使用する特定のキレーター化合物に依存し、そしてすべての二
価金属イオンをキレートするのに十分でなければならない;EDTAの場合、濃
度は、典型的には、マイクロタイタープレートのウェルあたり、約15mMであ
ろう。
【0028】 工程(3)において、使用する蛍光剤は、シンチレーション近接アッセイで日
常的に使用するもののいずれであってもよい。蛍光剤は、通常、ビーズ、例えば
すべて、Amersham Inc.より商業的に入手可能な、レクチン被覆ビ
ーズ、抗マウス抗体被覆ケイ酸イットリウムビーズ、ポリリジン(例えばポリ(
L)リジン)被覆ケイ酸イットリウムビーズ、プロテインA被覆ケイ酸イットリ
ウムビーズ、抗マウス抗体被覆PVT(ポリビニルトルエン)ビーズまたはコム
ギ胚芽凝集素被覆PVTビーズの中または上に、結びついているか(associated
)または支持されているであろう。選択するビーズは、細菌細胞壁に結合可能で
なければならない。
【0029】 例えば米国特許第4,568,649号および欧州特許第154,734号に
記載されるように、蛍光剤を含浸させたレクチン被覆ビーズを用いるのが好まし
い。該ビーズ(「シンチレーション近接アッセイ」(またはSPA)ビーズとし
て知られる)は、Amersham Inc.より商業的に入手可能である。最
も好ましいのは、糖分子、特にN−アセチルグルコサミンに結合可能な、コムギ
胚芽凝集素被覆SPAビーズである。SPAビーズへのN−アセチルグルコサミ
ンの結合を通じて、工程(1)で形成された放射標識脂質IIが蛍光剤に極近接
するようになり、該蛍光剤が放射エネルギーによって活性化されて、光エネルギ
ーの放出を生じると考えられ、続いて、工程(4)でこのエネルギーを測定する
【0030】 好適には水性懸濁物の形で添加されるビーズ(蛍光剤を含む)は、少なくとも
10分間、好ましくは3時間以上(例えば一晩)、工程(2)の反応混合物と接
触させてから、プレートを工程(4)で、例えば「Microbeta Til
ux」カウンターで「カウントする」する。
【0031】 本発明はまた、ホスホ−N−アセチルムラミル−ペンタペプチドトランスロカ
ーゼ酵素活性をアッセイするための方法であって: (A) UDP−N−アセチルムラミルペンタペプチド(UDP−MurNAc
−ペンタペプチド)、UDP−N−アセチルムラミルペンタペプチドの放射標識
誘導体、二価金属イオン供給源、ウンデカプレニルリン酸供給源、およびトラン
スロカーゼ酵素供給源を含む反応混合物を、放射標識誘導体およびウンデカプレ
ニルリン酸間のカップリング産物の形成に適した条件下でインキュベーションし
; (B) 工程(A)の反応を停止させ; (C) 工程(B)の反応混合物に蛍光剤を添加し;そして (D) 蛍光剤によって放出される光エネルギーを測定する 工程を含む方法も提供する。
【0032】 工程(A)において、使用するUDP−MurNAc−ペンタペプチドは、天
然存在ペプチドグリカンに通常存在するもののいずれであってもよく、そして好
適には、細菌から精製するか、または例えばT. den Blaauwen, M. AarsmanおよびN. Nanninga, J. Bacter
iol.,(1990), 172, 63−70に記載されるものに類似の方
法によって、細菌由来の前駆体から酵素的に作成する。使用が好ましいUDP−
MurNAc−ペンタペプチドは、バチルス・セレウス由来のUDP−MurN
Ac−L−アラニン−γ−D−グルタミン酸−m−ジアミノピメリン酸−D−ア
ラニン−D−アラニンである。
【0033】 UDP−N−アセチルムラミルペンタペプチドの放射標識誘導体は、好ましく
は、トリチウム[3H]、33Pまたは125Iを含む。こうした化合物は、例えばU
DP−MurNAc−L−アラニン−γ−D−グルタミン酸−m−ジアミノピメ
リン酸−D−アラニン−D−アラニンのメソ−DAP残基のε−アミノ基に3
−プロピオネートを取り込むことによって、合成可能である。
【0034】 UDP−MurNAc−ペンタペプチドおよび放射標識誘導体の総量は、典型
的には、マイクロタイタープレートのウェルあたり、4μMから15μM、好ま
しくは4μMから10μM、例えば4.5μMから5.5μMの範囲であろう。
使用する放射標識誘導体の量は、放射能が、例えばウェルあたり0.1μCiか
ら0.6μCi、好ましくはウェルあたり0.1μCiから0.4μCi、特に
ウェルあたり0.2μCiと測定されるようなものである。
【0035】 使用する二価金属イオンは、上述のものと同じである。 大腸菌の膜が好適に使用可能であり、そして実際、ウンデカプレニルリン酸お
よびトランスロカーゼ酵素の供給源として好ましい。使用する膜の量は、典型的
には、マイクロタイタープレートのウェルあたり、5から25μg、好ましくは
10から15μgタンパク質の範囲であろう。膜は、WO 99/60155の
実施例1に記載されるとおりに調製可能である。
【0036】 工程(A)においては、緩衝溶液、例えばHEPES−アンモニア、HEPE
S−KOH(HEPESはN−[2−ヒドロキシエチル]ピペラジン−N’−[
2−エタンスルホン酸])またはTris[ヒドロキシメチル]アミノメタン塩
酸(「Tris−HCl」)の、約7.5のpHを有する緩衝溶液などの水性媒
体を使用するのが好適である可能性がある。HEPESおよびTris−HCl
は、Sigma−Aldrich Co. Ltd.より商業的に入手可能であ
る。
【0037】 工程(A)の反応混合物は、2から15分間、例えば8分間、酵素が触媒する
脂質I合成が起こるのに適した条件下で、20℃から37℃の範囲の温度で維持
する。
【0038】 好ましい側面において、工程(A)の反応混合物は、本発明の方法の工程(D
)を行う際に観察されるシグナルを改善するのに適した量の、界面活性剤(例え
ば0.1%w/vのTriton X−100)および塩化カリウムをさらに含
むであろう。
【0039】 本発明にしたがった方法を、トランスロカーゼ酵素のアンタゴニストである、
抗菌化合物を同定するスクリーニングとして使用するよう意図する場合、工程(
A)の反応混合物は、多様な濃度の1以上の試験化合物をさらに含むことが可能
である。
【0040】 反応は、工程(B)で、適切な手段いずれかによって、例えばクエンチング剤
(quenching agent)として、適切な量の二価金属イオンキレーター化合物、例
えばSigma−Aldrich Co. Ltd.より商業的に入手可能なエ
チレンジアミン四酢酸(EDTA)を添加することによって、停止させる(また
はクエンチさせる)。キレーター化合物の濃度は、もちろん、使用する特定のキ
レーター化合物に依存し、そしてすべての二価金属イオンをキレートするのに十
分でなければならない;EDTAの場合、濃度は、典型的には、マイクロタイタ
ープレートのウェルあたり、約35mMであろう。
【0041】 工程(C)において、使用する蛍光剤は、シンチレーション近接アッセイで日
常的に使用するもののいずれであってもよい。蛍光剤は、通常、ビーズ、例えば
すべて、Amersham Inc.より商業的に入手可能な、レクチン被覆ビ
ーズ、抗マウス抗体被覆ケイ酸イットリウムビーズ、ポリリジン(例えばポリ(
L)リジン)被覆ケイ酸イットリウムビーズ、プロテインA被覆ケイ酸イットリ
ウムビーズ、抗マウス抗体被覆PVT(ポリビニルトルエン)ビーズまたはコム
ギ胚芽凝集素被覆PVTビーズの中または上に、結びついているかまたは支持さ
れているであろう。選択するビーズは、細菌細胞壁に結合可能でなければならな
い。
【0042】 例えば米国特許第4,568,649号および欧州特許第154,734号に
記載されるように、蛍光剤を含浸させたレクチン被覆ビーズを用いるのが好まし
い。該ビーズ(「シンチレーション近接アッセイ」(またはSPA)ビーズとし
て知られる)は、Amersham Inc.より商業的に入手可能である。最
も好ましいのは、糖分子(特にN−アセチルグルコサミン)に結合可能な、コム
ギ胚芽凝集素被覆SPAビーズである。細菌膜を本発明の方法で用いる場合には
、この膜に付いた細胞壁断片に存在するN−アセチルグルコサミンとの結合を通
じて、カップリングした産物がレクチン被覆ビーズ上に捕捉されると考えられる
。カップリング産物の特異的捕捉のため、放射標識が蛍光剤に極めて近接するよ
うになり、該蛍光剤は放射エネルギーによって活性化され、光エネルギーの放出
を生じ、続いて、工程(D)でこのエネルギーを測定する。
【0043】 ビーズ(蛍光剤を含む)は好適には水性懸濁物の形で添加され、少なくとも1
0分間、好ましくは3時間以上(例えば一晩)、工程(B)の反応混合物と接触
させた後、プレートを工程(D)で、例えば「Microbeta Tilux
」カウンターで「カウントする」。
【0044】 以下の実例を示す実施例に言及することによって、本発明をさらに説明する。
【0045】
【実施例】
実施例1 (i)マイクロタイタープレートのウェルを、個々に、50mM HEPES
−アンモニア(N−[2−ヒドロキシエチル]ピペラジン−N’−[2−エタン
スルホン酸])(pH7.5)および10mM塩化マグネシウムの水性緩衝溶液
、15μM UDP−MurNAc−L−アラニン−γ−D−グルタミン酸−m
−ジアミノピメリン酸−D−アラニン−D−アラニン、2.5μMトリチウム化
UDP−N−アセチルグルコサミン(ウェルあたり0.2μCi)、3μMモエ
ノマイシン、大腸菌AMA1004細胞膜4μg、並びに多様な濃度の試験化合
物(例えばツニカマイシン、バンコマイシン、ナイシン)の4%ジメチルスルホ
キシド中の溶液を含む、総体積25μlの反応混合物で満たした。ツニカマイシ
ンは、トランスロカーゼ酵素の既知のアンタゴニストであり、ナイシンはトラン
スフェラーゼ酵素の既知のアンタゴニストであり、そしてバンコマイシンはトラ
ンスロカーゼ酵素およびトランスフェラーゼ酵素両方の既知のアンタゴニストで
ある(モエノマイシンは、トランスグリコシラーゼ酵素の既知のアンタゴニスト
であり、そして放射標識がペプチドグリカンに取り込まれるのを防ぐため添加す
る)。
【0046】 マイクロタイタープレートの4ウェルを対照として用いた:2ウェルはUDP
−N−アセチルムラミルペンタペプチドをまったく含まず(0%反応対照)、そ
してさらなる2ウェルは試験化合物をまったく含まなかった(100%反応対照
)。
【0047】 スクリーニングの目的が、トランスフェラーゼ阻害剤またはトランスロカーゼ
阻害剤の影響を研究することである場合、工程(i)の基質と共に、試験化合物
を添加する。
【0048】 大腸菌膜は、特許出願WO 99/60155に記載されるように調製した。 マイクロタイタープレートは、37℃で5分間インキュベーションし、そして
その後、5μlのエチレンジアミン四酢酸(EDTA)を添加し、最終EDTA
濃度を15mMにした。
【0049】 (ii)EDTA添加後に、HEPES−アンモニアpH7.5の溶液中に5
00μgビーズを含む、170μlのコムギ胚芽凝集素被覆シンチレーション近
接アッセイビーズの水性懸濁物を、HEPES−アンモニアの最終濃度が50m
Mになるように、各ウェルに添加した。
【0050】 プレートは、「Microbeta Trilux」カウンター中でカウント
する前に、室温で3時間/一晩放置した。 図1は、ツニカマイシン濃度に対するトランスロカーゼ(そしてしたがって脂
質II合成)の阻害パーセント(対応する0%反応読み取り値を引いた後の値)
を示すグラフである。
【0051】 図2は、ナイシン濃度に対するトランスフェラーゼ(そしてしたがって脂質I
I合成)の阻害パーセント(対応する0%反応読み取り値を引いた後の値)を示
すグラフである。
【0052】 図3は、バンコマイシン濃度に対するトランスロカーゼおよびトランスフェラ
ーゼ(そしてしたがって脂質II合成)の阻害パーセント(対応する0%反応読
み取り値を引いた後の値)を示すグラフである。
【0053】 実施例2 実施例1に記載した方法は、または、S.Y. Yousif, J.K.
Broome−SmithおよびB.G. Spratt, J. Gen.
Microbiol.,(1985), 131, 2839−2845に記載
されるように、PBP1bをコードする遺伝子ponBが不活性化されている大
腸菌突然変異体、AMA1004ΔponB::SpcRの膜を用いて行うこと
が可能である。これらの膜は、大腸菌における主要なトランスグリコシラーゼで
あるPBP1b活性を欠き、そしてしたがって、脂質IIに取り込まれた放射標
識は、ペプチドグリカンに転送されない。したがって、反応混合物にモエノマイ
シンを添加する必要がない。
【0054】 図4は、ナイシン濃度に対するトランスフェラーゼ(そしてしたがって脂質I
I合成)の阻害パーセント(対応する0%反応読み取り値を引いた後の値)を示
すグラフである。
【0055】 図5は、バンコマイシン濃度に対するトランスロカーゼおよびトランスフェラ
ーゼ(そしてしたがって脂質II合成)の阻害パーセント(対応する0%反応読
み取り値を引いた後の値)を示すグラフである。
【0056】 実施例3 (i)マイクロタイタープレートのウェルを、個々に、50mM HEPES
−アンモニア(N−[2−ヒドロキシエチル]ピペラジン−N’−[2−エタン
スルホン酸])(pH7.5)および10mM塩化マグネシウムの水性緩衝溶液
、15μM UDP−MurNAc−L−アラニン−γ−D−グルタミン酸−m
−ジアミノピメリン酸−D−アラニン−D−アラニン、2.5μMトリチウム化
UDP−N−アセチルグルコサミン(ウェルあたり0.2μCi)、以下に記載
するように調製した大腸菌AMA1004細胞膜6μg、並びに、多様な濃度の
試験化合物(例えばツニカマイシン、バンコマイシン)の4%ジメチルスルホキ
シド中溶液を含む、総体積25μlの反応混合物で満たした。ツニカマイシンは
、トランスロカーゼ酵素の既知のアンタゴニストであり、そしてバンコマイシン
はトランスロカーゼ酵素およびトランスフェラーゼ酵素両方の既知のアンタゴニ
ストである。
【0057】 マイクロタイタープレートの4ウェルを対照として用いた:2ウェルはUDP
−N−アセチルムラミルペンタペプチドをまったく含まず(0%反応対照)、そ
してさらなる2ウェルは試験化合物をまったく含まなかった(100%反応対照
)。
【0058】 スクリーニングの目的が、トランスフェラーゼ阻害剤またはトランスロカーゼ
阻害剤の影響を研究することである場合には、工程(i)の基質と共に、試験化
合物を添加する。
【0059】 大腸菌膜は、以下のように調製した。 LB(Luria Bertani培地)寒天プレートから、4から5の細菌
コロニーを、5ml LB−ブロスに接種し、そして日中(6−8時間)、37
℃で増殖させた。夕方、この培養0.5mlを用いて、2lフラスコ中のLB−
ブロス500mlに接種した。震蘯装置上、30℃で一晩、フラスコをインキュ
ベーションした;典型的には2.0−2.5のA600に到達した。翌朝早く、
この培養を用いて、出発A600が0.4−0.6であるように、6lのLB−
ブロスに接種した(2lフラスコあたり、500mlのLB−ブロスを使用)。
培養は、勢いよく震蘯/通気しながら、37℃で2時間増殖させた;到達するA
600は、1.4および2.0の間であった。この時点で、細菌を氷上で冷却し
、そして5000xg、15分間の遠心分離によってペレットにした。細胞ペレ
ットを500mlの緩衝液A(50mM Tris−HCl、pH7.5/0.
1mM MgCl2)で洗浄した。これらを、(細胞湿重量の7.5倍の体積の
)20mM Tris−HCl、pH8.0中の冷20%スクロースに再懸濁し
た。濃度200μg/mlまでリゾチームを添加し、そして細胞を氷上で10分
間、穏やかに攪拌した。1時間かけて、最終濃度0.02MまでEDTA溶液を
添加した。細胞を12,000xgで20分間回転し、得られたペレットを、1
mM MgCl2並びに最終濃度各20μg/mlのRNアーゼおよびDNアー
ゼを含む、50mM Tris−HClpH7.5に、再懸濁した。懸濁物を、
室温で1時間、穏やかに攪拌した。細胞溶解物を、3,500xgで45分間回
転させた。上清を収集し、緩衝液Aで100mlに希釈し、そして150,00
0xgで45分間、超遠心した。この回転のペレットは、100mlの緩衝液A
に再懸濁し、そして150,000xgで30分間、再度遠心分離することによ
って、洗浄した。このペレットを、緩衝液Aの最少体積(6l培養の場合、5−
10ml)に穏やかに再懸濁し、そしてアリコートにして−70℃で凍結し保管
した。これを膜調製物と称し、そしてトランスロカーゼ酵素、トランスフェラー
ゼ酵素、およびウンデカプレニルリン酸の供給源として、アッセイに用いた。
【0060】 マイクロタイタープレートは、37℃で30分間インキュベーションし、そし
てその後、5μlのエチレンジアミン四酢酸(EDTA)を添加して、最終ED
TA濃度15mMを生じた。
【0061】 (ii)EDTA添加後、HEPES−アンモニア溶液(pH7.5)に50
0μgビーズを含むコムギ胚芽凝集素被覆シンチレーション近接アッセイビーズ
の水性懸濁物の170μlを、HEPES−アンモニアの最終濃度が50mMに
なるように、各ウェルに添加した。
【0062】 プレートは、「Microbeta Trilux」カウンター中でカウント
する前に、室温で3時間/一晩放置した。 以下の表1は、トランスロカーゼ酵素およびトランスフェラーゼ酵素に対する
ツニカマイシンおよびバンコマイシンの阻害効果(対応する0%反応読み取り値
を引いた後の値)を列挙する。
【0063】
【表1】
【0064】 実施例4 (i)マイクロタイタープレートのウェルを、個々に、50mM HEPES
−アンモニア(pH7.5)(N−[2−ヒドロキシエチル]ピペラジン−N’
−[2−エタンスルホン酸])および10mM塩化マグネシウムの水性緩衝溶液
、15μM UDP−MurNAc−L−アラニン−γ−D−グルタミン酸−m
−ジアミノピメリン酸−D−アラニン−D−アラニン、並びにAMA1004Δ
ponB::SpcR(S.Y. Yousif, J.K. Broome−
SmithおよびB.G. Spratt, J. Gen. Microbi
ol.,(1985), 131, 2839−2845に記載されるように、
PBP1bをコードする遺伝子ponBが不活性化されている大腸菌突然変異体
である)の細胞膜4μgを含む、総体積15μlの反応混合物で満たした。プレ
ートを37℃で20分間インキュベーションした。
【0065】 (ii)その後、ツニカマイシンを最終濃度10μg/mlまで添加し、その
後、ジメチルスルホキシド中の多様な濃度の試験化合物(例えばバンコマイシン
またはナイシン)を添加した。ナイシンおよびバンコマイシンは、トランスフェ
ラーゼ酵素の既知のアンタゴニストである。
【0066】 (iii)その後、反応ウェルに、5μl体積のトランスフェラーゼ基質:2
.5μMトリチウム化UDP−N−アセチルグルコサミン(ウェルあたり0.5
μCi)を添加した。マイクロタイタープレートを、37℃で5分間インキュベ
ーションした。
【0067】 (iv)放射標識を希釈することによって、すなわち200μM非標識UDP
−GlcNAcを25μl添加することによって、反応を終結させた。 (v)UDP−GlcNAcを添加した後、HEPES−アンモニアpH7.
5の溶液中に500μgビーズを含むコムギ胚芽凝集素被覆シンチレーション近
接アッセイビーズの水性懸濁物150μlを、HEPES−アンモニアの最終濃
度が50mMになるように、各ウェルに添加した。プレートは、「Microb
eta Trilux」カウンター中でカウントする前に、室温で3時間放置し
た。
【0068】 マイクロタイタープレートの4ウェルを対照として用いた:2ウェルはUDP
−N−アセチルムラミルペンタペプチドをまったく含まず(0%反応対照)、そ
してさらなる2ウェルは試験化合物をまったく含まなかった(100%反応対照
)。
【0069】 以下の表2は、トランスフェラーゼ酵素に対するナイシンおよびバンコマイシ
ンの阻害効果(対応する0%反応読み取り値を引いた後の値)を列挙する。
【0070】
【表2】
【0071】 実施例5 (i)マイクロタイタープレートのウェルを、個々に、100mM HEPE
S−アンモニア水性緩衝溶液(pH7.5)、25mM塩化マグネシウム、50
mM KCl、0.1%w/v TritonX−100、4μM UDP−M
urNAc−ペンタペプチドに加えてUDP−MurNAc−[3H]−ペンタ
ペプチド(ウェルあたり0.2μCi)、大腸菌突然変異体であるAMA100
4ΔponB::SpcR(S.Y. Yousif, J.K. Broom
e−SmithおよびB.G. Spratt, J. Gen. Micro
biol.,(1985), 131, 2839−2845に記載されるよう
に、PBP1bをコードする遺伝子ponBが不活性化されている突然変異体)
の細胞膜12.5μg、および多様な濃度の試験化合物(例えばツニカマイシン
、バンコマイシン)溶液を含む、総体積25μlの反応混合物で満たした。ツニ
カマイシンおよびバンコマイシンは、トランスロカーゼ酵素の既知のアンタゴニ
ストである。
【0072】 大腸菌膜は、特許出願WO 99/60155に記載されるように調製した。 UDP−MurNAc−[3H]−ペンタペプチドは、以下のように合成した
【0073】 20ナノモルのUDP−MurNAc−ペンタペプチド(B.セレウスの熱湯
抽出物より精製)を、20μlの100mMホウ酸ナトリウム緩衝液(pH8.
5)中で、1mCiの3H−N−ヒドロキシスクシニミジルプロピオネート(比
活性−91Ci/mmol)と、4℃で20時間インキュベーションした。80
μlの0.1M酢酸アンモニウム緩衝液(pH8.5)を用いて、反応混合物を
総体積100μlに希釈し、そして同一緩衝液中で平衡化した500μl DE
AEセファロースカラム上に装填した。カラムを6から7mlの0.1M酢酸ア
ンモニウム緩衝液(pH8.5)で洗浄して、未結合未反応3H−NHS−プロ
ピオネートを除去した。0.5M酢酸アンモニウム緩衝液(pH8.5)を用い
て、結合産物、UDP−MurNAc−L−Ala−γ−D−Glu−m−DA
P(Nε−3H−プロピオネート)−D−Ala−D−Alaを溶出した。各0
.5mlの分画を収集し、そして酵素アッセイの基質として用いることによって
、活性をモニターした。活性分画をプールし、そして比活性を決定した。
【0074】 マイクロタイタープレートの4ウェルを対照として用いた:2ウェルはゼロ時
点で停止溶液を含み(0%反応対照)、そしてさらなる2ウェルは試験化合物を
まったく含まなかった(100%反応対照)。
【0075】 (ii)マイクロタイタープレートは、22℃で8分間インキュベーションし
た。 (iii)最終濃度35mMまでEDTA(5μl)を添加し、そしてその後
、HEPESアンモニア溶液(pH7.5)中に2000μgビーズを含むコム
ギ胚芽凝集素被覆シンチレーション近接アッセイビーズの水性懸濁物270μl
とアジ化ナトリウムとを、それぞれ100mM HEPESおよび0.02%w
/vアジ化ナトリウムの最終濃度に達するまで、各ウェルに添加した。
【0076】 プレートは、「Microbeta Trilux」カウンター中でカウント
する前に、室温で15時間放置した。 図6は、ツニカマイシン濃度に対するトランスロカーゼ(そしてしたがって脂
質I合成)の阻害パーセント(対応する0%反応読み取り値を引いた後の値)を
示すグラフである。
【0077】 図7は、バンコマイシン濃度に対するトランスロカーゼ(そしてしたがって脂
質I合成)の阻害パーセント(対応する0%反応読み取り値を引いた後の値)を
示すグラフである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は、ツニカマイシン濃度に対するトランスロカーゼ(そしてしたがって脂
質II合成)の阻害パーセント(対応する0%反応読み取り値を引いた後の値)
を示すグラフである。
【図2】 図2は、ナイシン濃度に対するトランスフェラーゼ(そしてしたがって脂質I
I合成)の阻害パーセント(対応する0%反応読み取り値を引いた後の値)を示
すグラフである。
【図3】 図3は、バンコマイシン濃度に対するトランスロカーゼおよびトランスフェラ
ーゼ(そしてしたがって脂質II合成)の阻害パーセント(対応する0%反応読
み取り値を引いた後の値)を示すグラフである。
【図4】 図4は、ナイシン濃度に対するトランスフェラーゼ(そしてしたがって脂質I
I合成)の阻害パーセント(対応する0%反応読み取り値を引いた後の値)を示
すグラフである。
【図5】 図5は、バンコマイシン濃度に対するトランスロカーゼおよびトランスフェラ
ーゼ(そしてしたがって脂質II合成)の阻害パーセント(対応する0%反応読
み取り値を引いた後の値)を示すグラフである。
【図6】 図6は、ツニカマイシン濃度に対するトランスロカーゼ(そしてしたがって脂
質I合成)の阻害パーセント(対応する0%反応読み取り値を引いた後の値)を
示すグラフである。
【図7】 図7は、バンコマイシン濃度に対するトランスロカーゼ(そしてしたがって脂
質I合成)の阻害パーセント(対応する0%反応読み取り値を引いた後の値)を
示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE,TR),OA(BF ,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW, ML,MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,G M,KE,LS,MW,MZ,SD,SL,SZ,TZ ,UG,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ, MD,RU,TJ,TM),AE,AG,AL,AM, AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,B Z,CA,CH,CN,CO,CR,CU,CZ,DE ,DK,DM,DZ,EC,EE,ES,FI,GB, GD,GE,GH,GM,HR,HU,ID,IL,I N,IS,JP,KE,KG,KP,KR,KZ,LC ,LK,LR,LS,LT,LU,LV,MA,MD, MG,MK,MN,MW,MX,MZ,NO,NZ,P L,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI,SK ,SL,TJ,TM,TR,TT,TZ,UA,UG, US,UZ,VN,YU,ZA,ZW (72)発明者 ソラプレ,スレシュ インド国バンガロー 56003,マレスマラ ム,ティー・チョウダイア・ロード ナン バー 277,アストラゼネカ・アール・ア ンド・ディー・バンガロー Fターム(参考) 4B063 QA01 QA18 QQ26 QR06 QR43 QR45 QR48 QR58 QR66 QS26 QS36 QX02 QX07

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 UDP−N−アセチルグルコサミン:N−アセチルムラミ
    ル(ペンタペプチド)−P−P−ウンデカプレノール−N−アセチルグルコサミ
    ントランスフェラーゼ酵素活性、および、所望によってまた、ホスホ−N−アセ
    チルムラミル−ペンタペプチドトランスロカーゼ酵素活性をアッセイするための
    方法であって、下記の工程を含む方法: (1) ウンデカプレノール−ピロリン酸−N−アセチルムラミルペンタペプチ
    ド(脂質I)、放射標識UDP−N−アセチルグルコサミン(UDP−GlcN
    Ac)、二価金属イオン供給源およびトランスフェラーゼ酵素供給源を含む反応
    混合物を、ウンデカプレノール−ピロホスホリル−N−アセチルムラミルペンタ
    ペプチド−N−アセチルグルコサミン(脂質II)の合成が起こるのに適した条
    件下でインキュベーションし; (2) 工程(1)の反応を停止し; (3) 工程(2)の反応混合物に蛍光剤を添加し;そして (4) 蛍光剤によって放出される光エネルギーを測定する。
  2. 【請求項2】 UDP−N−アセチルムラミルペンタペプチドおよびウン
    デカプレニルリン酸供給源から、ホスホ−N−アセチルムラミル−ペンタペプチ
    ドトランスロカーゼ酵素供給源の存在下で、脂質Iをin situで形成する
    、請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 UDP−N−アセチルムラミルペンタペプチドが、UDP
    −MurNAc−L−アラニン−γ−D−グルタミン酸−m−ジアミノピメリン
    酸−D−アラニン−D−アラニンである、請求項2記載の方法。
  4. 【請求項4】 細菌細胞膜が、ウンデカプレニルリン酸、トランスロカー
    ゼ酵素およびトランスフェラーゼ酵素の1以上の供給源に相当し、そして工程(
    1)の反応混合物が、所望により、ペプチドグリカントランスグリコシラーゼ酵
    素阻害剤をさらに含む、請求項2または3記載の方法。
  5. 【請求項5】 細菌細胞膜が、大腸菌(Escherichia col
    i)由来である、請求項4記載の方法。
  6. 【請求項6】 ペプチドグリカントランスグリコシラーゼ酵素阻害剤が、
    モエノマイシンである、請求項4記載の方法。
  7. 【請求項7】 細菌細胞膜を、ペプチドグリカントランスグリコシラーゼ
    酵素が欠損した突然変異体から得る、請求項4または請求項5記載の方法。
  8. 【請求項8】 塩化マグネシウムを二価金属イオン供給源として用いる、
    請求項1から7のいずれか1つに記載の方法。
  9. 【請求項9】 工程(1)の反応混合物が、試験化合物をさらに含む、請
    求項1から8のいずれか1つに記載の方法。
  10. 【請求項10】 試験化合物が、トランスロカーゼ酵素またはトランスフ
    ェラーゼ酵素のアンタゴニストである、請求項9記載の方法。
  11. 【請求項11】 工程(2)において、過剰な非標識UDP−N−アセチ
    ルグルコサミンまたは二価金属イオンキレーター化合物を添加する、請求項1か
    ら10のいずれか1つに記載の方法。
  12. 【請求項12】 蛍光剤が、レクチン被覆ビーズ、抗マウス抗体被覆ビー
    ズまたはポリリジン被覆ビーズの中または上に、結びついているまたは支持され
    ている、請求項1から11のいずれか1つに記載の方法。
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