JP6045025B2 - Antimicrobial screening method - Google Patents
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Description
本発明は、新規抗菌剤を見出すための技術に関する。 The present invention relates to a technique for finding a novel antibacterial agent.
市中および病院内において、各種感染症を引き起こす病原体として、黄色ブドウ球菌(Staphylococcus aureus)等の数多くの細菌が知られている。現在までに多くの抗菌剤が市販されているが、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌(MRSA)に代表されるように、各種抗菌剤に対して、耐性を獲得した株が増加してきている。これらの耐性菌による院内感染はしばしば重篤化するため、臨床上大きな問題となっている。したがって、作用機序が既存の抗菌薬等とは異なる薬剤を見出すことが望まれている。 Numerous bacteria such as Staphylococcus aureus are known as pathogens causing various infectious diseases in the city and hospitals. Many antibacterial agents have been marketed so far, but the number of strains that have acquired resistance to various antibacterial agents, as represented by methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA), is increasing. Since nosocomial infections caused by these resistant bacteria often become serious, they are a serious clinical problem. Therefore, it is desired to find a drug whose action mechanism is different from existing antibacterial drugs and the like.
大腸菌(E.coli)のFtsWは、10回膜貫通型タンパク質であり、菌の分裂機構に必須であることが知られている(非特許文献1)。 E. coli FtsW is a 10-transmembrane protein and is known to be essential for the cell division mechanism (Non-patent Document 1).
E.coliのFtsQ(divlB)は、1回膜貫通型タンパク質であり、細胞分裂に関与することが知られている。FtsQは、FtsW、FtsL、FtsBまたはFtsKと結合するとの報告がなされている(非特許文献2、3)。
E. E. coli FtsQ (divlB) is a single transmembrane protein and is known to be involved in cell division. It has been reported that FtsQ binds to FtsW, FtsL, FtsB, or FtsK (
E.coliのFtsK(spoIIIE)は、4回膜貫通型タンパク質であり、染色体分配に関与するDNAトランスロカーゼである。FtsKは、FtsI、FtsL、FtsQまたはFtsZとの相互作用が知られている(非特許文献3)。 E. E. coli FtsK (spoIIIE) is a four-transmembrane protein and a DNA translocase involved in chromosome distribution. FtsK is known to interact with FtsI, FtsL, FtsQ, or FtsZ (Non-patent Document 3).
しかし、FtsW、FtsQまたはFtsKを用いた抗菌剤のスクリーニング方法は知られていない。 However, an antibacterial screening method using FtsW, FtsQ or FtsK is not known.
本発明の目的は、新規抗菌剤を見出すための新規技術を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a novel technique for finding a novel antibacterial agent.
本発明者らは、抗菌スペクトルが広く、強力な抗菌活性をもつスタロバシンに注目をし、研究を行った。
スタロバシンは、Pseudomonas sp.PBJ−5360由来の天然化合物である(特許第2614920号明細書、特許第3542150号明細書、特許第3568978号明細書)。抗菌スペクトルが広く、強力な抗菌活性を持つことが知られている。本発明者らはスタロバシンの作用機序を解明することができれば、スタロバシンと同じ作用機序の抗菌剤のスクリーニングを行うことができ、スタロバシンと同様に、スペクトルが広く、強力な抗菌活性を持つ物質を得ることが可能になると考え、鋭意研究を行った。その結果、FtsWがスタロバシンの標的タンパク質であることを見出した。さらに、特に、FtsWの9/10ループが、スタロバシンとの結合に重要であることを見出した。
また、スタロバシンによって、FtsWとFtsQまたはFtsKの複合体形成が阻害されることを見出した。
さらに、FtsWおよびFtsQが黄色ブドウ球菌において生存必須遺伝子であることを見出した。
上記より、FtsW、FtsQ、FtsK、それらの部分ペプチドを用いて新規作用機序の抗菌剤のスクリーニングを行うことができる。
また、FtsWがスタロバシンの強力な抗菌活性と強く関連づいていることから、スタロバシンを用いてFtsWと結合するタンパク質を探索することもできる。見出されたタンパク質は、新規作用機序の抗菌剤のスクリーニングに利用することができる。
The present inventors have paid attention to stalobacin having a wide antibacterial spectrum and strong antibacterial activity, and conducted research.
Starovacin is a Pseudomonas sp. It is a natural compound derived from PBJ-5360 (Japanese Patent No. 2614920, Japanese Patent No. 3542150, Japanese Patent No. 3568978). It is known to have a broad antibacterial spectrum and strong antibacterial activity. If the present inventors can elucidate the mechanism of action of stalovacin, it is possible to screen for an antibacterial agent having the same mechanism of action as stalovacin. Like stalobacin, the substance has a broad spectrum and strong antibacterial activity. I thought that it would be possible to obtain As a result, it was found that FtsW is a target protein of stalobacin. Furthermore, in particular, it has been found that the 9/10 loop of FtsW is important for binding to stalobacin.
Moreover, it discovered that the complex formation of FtsW, FtsQ, or FtsK was inhibited by stalobacin.
Furthermore, it discovered that FtsW and FtsQ were essential genes in S. aureus.
From the above, FtsW, FtsQ, FtsK, and their partial peptides can be used to screen for antibacterial agents with a novel mechanism of action.
In addition, since FtsW is strongly associated with the strong antibacterial activity of stalovacin, a protein that binds to FtsW can be searched using stalovacin. The found proteins can be used for screening antibacterial agents with a novel mechanism of action.
すなわち、本発明は、以下に関する。
(1−1)FtsWまたはその部分ペプチドと、被検物質とを接触させる工程、および
該FtsWまたはその部分ペプチドと結合する被検物質を選択する工程
を含む、抗菌剤のスクリーニング方法。
(1−2)被検物質の存在下で、FtsQ、FtsKおよびそれらの部分ペプチドからなる群より選ばれる1以上のポリペプチドと、FtsWまたはその部分ペプチドを接触させる工程、および
該ポリペプチドと、FtsWまたはその部分ペプチドとの結合を阻害する被検物質を選択する工程
を含む、抗菌剤のスクリーニング方法。
(1−3)該FtsWの部分ペプチドが、9/10ループを含むペプチドである、(1−1)または(1−2)に記載のスクリーニング方法。
(1−4)該FtsW、FtsQおよびFtsKが、黄色ブドウ球菌由来のポリペプチドである、(1−1)〜(1−3)いずれかに記載のスクリーニング方法。
(1−5)FtsW、FtsQ、FtsKおよびそれらの部分ペプチドからなる群より選ばれる1以上のポリペプチドを含有する、抗菌剤のスクリーニング用キット。
本発明は、さらに、以下を含有する。
(1−6)該FtsWの部分ペプチドが、1/2ループを含むペプチドである、(1−1)または(1−2)に記載のスクリーニング方法。
(1−7)スタロバシンまたは抗FtsW抗体存在下で接触させることを特徴とする、(1−1)〜(1−4)いずれかに記載のスクリーニング方法。
(1−8)抗FtsW抗体またはスタロバシンを含有する、抗菌剤のスクリーニング用キット。
That is, the present invention relates to the following.
(1-1) A method for screening an antibacterial agent, comprising the steps of bringing FtsW or a partial peptide thereof into contact with a test substance, and selecting a test substance that binds to the FtsW or a partial peptide thereof.
(1-2) contacting one or more polypeptides selected from the group consisting of FtsQ, FtsK and their partial peptides in the presence of a test substance with FtsW or a partial peptide thereof; and A method for screening an antibacterial agent, comprising a step of selecting a test substance that inhibits binding to FtsW or a partial peptide thereof.
(1-3) The screening method according to (1-1) or (1-2), wherein the partial peptide of FtsW is a peptide containing a 9/10 loop.
(1-4) The screening method according to any one of (1-1) to (1-3), wherein the FtsW, FtsQ, and FtsK are polypeptides derived from Staphylococcus aureus.
(1-5) A kit for screening an antibacterial agent, comprising one or more polypeptides selected from the group consisting of FtsW, FtsQ, FtsK and partial peptides thereof.
The present invention further includes the following.
(1-6) The screening method according to (1-1) or (1-2), wherein the partial peptide of FtsW is a peptide containing a 1/2 loop.
(1-7) The screening method according to any one of (1-1) to (1-4), wherein the contact is performed in the presence of stalovacin or an anti-FtsW antibody.
(1-8) A kit for screening an antibacterial agent, which contains an anti-FtsW antibody or stalobacin.
また、本発明には、以下も含まれる。
(2−1)黄色ブドウ球菌のFtsWをコードする遺伝子またはFtsWの発現を抑制する物質を探索する工程を含む、抗菌剤のスクリーニング方法。
(2−2)被検物質と黄色ブドウ球菌のFtsWをコードする遺伝子を発現可能な細胞とを接触させる工程、
被検物質を接触させた細胞における該遺伝子の発現量を測定する工程、および
該測定量が、被検物質を接触させない対照細胞における該遺伝子の発現量と比較して、少ない被検物質を選択する工程を含む、(2−1)記載のスクリーニング方法。
(2−3)被検物質と黄色ブドウ球菌のFtsWを産生可能な細胞または該細胞から調製した細胞画分とを接触させる工程、
被検物質を接触させた細胞または該細胞画分の該FtsWの発現量を測定する工程、および
該測定量が、被検物質を接触させない対照細胞もしくは該細胞画分の該FtsWの発現量と比較して、少ない被検物質を選択する工程を含む、(2−1)記載のスクリーニング方法。
(2−4)黄色ブドウ球菌のFtsWをコードする遺伝子を発現可能な細胞または黄色ブドウ球菌のFtsWを産生可能な細胞若しくは該細胞から調製した細胞画分を含有する、抗菌剤のスクリーニング用キット。
The present invention also includes the following.
(2-1) A screening method for an antibacterial agent, comprising a step of searching for a gene encoding FtsW of S. aureus or a substance that suppresses the expression of FtsW.
(2-2) contacting the test substance with a cell capable of expressing a gene encoding FtsW of Staphylococcus aureus,
A step of measuring the expression level of the gene in a cell contacted with a test substance, and selecting a test substance whose measurement level is smaller than the expression level of the gene in a control cell not contacting the test substance The screening method of (2-1) description including the process to carry out.
(2-3) a step of contacting a test substance with a cell capable of producing S. aureus FtsW or a cell fraction prepared from the cell,
A step of measuring the expression level of the FtsW of the cell contacted with the test substance or the cell fraction, and the amount of measurement comprising the expression level of the FtsW of the control cell not contacting the test substance or the cell fraction The screening method according to (2-1), comprising a step of selecting a small amount of test substance in comparison.
(2-4) A kit for screening an antibacterial agent, comprising a cell capable of expressing a gene encoding FtsW of S. aureus, a cell capable of producing FtsW of S. aureus, or a cell fraction prepared from the cell.
(3−1)黄色ブドウ球菌のFtsQをコードする遺伝子またはFtsQの発現を抑制する物質を探索する工程を含む、抗菌剤のスクリーニング方法。
(3−2)被検物質と黄色ブドウ球菌のFtsQをコードする遺伝子を発現可能な細胞とを接触させる工程、
被検物質を接触させた細胞における該遺伝子の発現量を測定する工程、および
該測定量が、被検物質を接触させない対照細胞における該遺伝子の発現量と比較して、少ない被検物質を選択する工程を含む、(3−1)記載のスクリーニング方法。
(3−3)被検物質と黄色ブドウ球菌のFtsQを産生可能な細胞または該細胞から調製した細胞画分とを接触させる工程、
被検物質を接触させた細胞または該細胞画分の該FtsQの発現量を測定する工程、および
該測定量が、被検物質を接触させない対照細胞もしくは該細胞画分の該FtsQの発現量と比較して、少ない被検物質を選択する工程を含む、(3−1)記載のスクリーニング方法。
(3−4)黄色ブドウ球菌のFtsQをコードする遺伝子を発現可能な細胞または黄色ブドウ球菌のFtsQを産生可能な細胞若しくは該細胞から調製した細胞画分を含有する、抗菌剤のスクリーニング用キット。
(3-1) A screening method for an antibacterial agent, comprising a step of searching for a gene encoding FtsQ of S. aureus or a substance that suppresses the expression of FtsQ.
(3-2) contacting a test substance with a cell capable of expressing a gene encoding FtsQ of Staphylococcus aureus,
A step of measuring the expression level of the gene in a cell contacted with a test substance, and selecting a test substance whose measurement level is smaller than the expression level of the gene in a control cell not contacting the test substance The screening method according to (3-1), comprising the step of:
(3-3) A step of contacting a test substance with cells capable of producing S. aureus FtsQ or a cell fraction prepared from the cells,
A step of measuring the expression level of the FtsQ in a cell contacted with a test substance or a fraction of the cell; and the measurement amount includes an expression level of the FtsQ in a control cell not contacting the test substance or the cell fraction. The screening method according to (3-1), comprising a step of selecting a small amount of test substance in comparison.
(3-4) A kit for screening an antibacterial agent, comprising a cell capable of expressing a gene encoding FtsQ of S. aureus, a cell capable of producing FtsQ of S. aureus, or a cell fraction prepared from the cell.
さらに、本発明には、以下も含まれる。
(4−1)被検物質の存在下で、
スタロバシンと、FtsWまたはその部分ペプチドを接触させる工程、および
スタロバシンと、FtsWまたはその部分ペプチドの結合を阻害する被検物質を選択する工程
を含む、FtsW結合タンパク質のスクリーニング方法。
(4−2)該FtsWの部分ペプチドが、1/2ループまたは9/10ループを含むペプチドである、(4−1)記載のスクリーニング方法。
(4−3)該FtsWが、黄色ブドウ球菌由来のポリペプチドである、(4−1)または(4−2)に記載のスクリーニング方法。
Further, the present invention includes the following.
(4-1) In the presence of the test substance,
A method for screening an FtsW binding protein, comprising the steps of contacting stalovacin with FtsW or a partial peptide thereof, and selecting a test substance that inhibits the binding of stalovacin and FtsW or a partial peptide thereof.
(4-2) The screening method according to (4-1), wherein the partial peptide of FtsW is a peptide containing a 1/2 loop or a 9/10 loop.
(4-3) The screening method according to (4-1) or (4-2), wherein the FtsW is a polypeptide derived from S. aureus.
本発明のスクリーニング方法により、新規作用メカニズムを持つ抗菌剤をスクリーニングすることができる。該方法により、スペクトルが広く、強力な抗菌活性を持つ新規な抗菌剤を得ることができる。 By the screening method of the present invention, an antibacterial agent having a novel action mechanism can be screened. By this method, a novel antibacterial agent having a broad spectrum and strong antibacterial activity can be obtained.
本明細書において使用される用語は、特に言及する場合を除いて、当該分野で通常用いられる意味で用いられる。
本発明においては、特に指示のない限り、遺伝子組換え技術、細胞での組換えタンパク質の生産技術、発現タンパク質の分離精製法、分析法、分子生物学的手法および免疫学的手法等は公知の方法が採用される。例えば、Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Third Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press (2001)、Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons (2003)に記載された方法等が挙げられる。
The terms used in the present specification are used in the meaning normally used in the art unless otherwise specified.
In the present invention, unless otherwise specified, gene recombination techniques, recombinant protein production techniques in cells, separation and purification methods for expressed proteins, analysis methods, molecular biological techniques, immunological techniques, etc. are known. The method is adopted. For example, Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Third Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press (2001), Current Protocols in Molecular Biology, 200
「抗菌剤」とは、細菌の増殖を抑制したり、細菌を死滅させたりする働きのある化合物を意味する。細菌としては、例えば、グラム陽性菌(ブドウ球菌、レンサ球菌、肺炎球菌、腸球菌、ジフテリア菌、結核菌、らい菌、炭疽菌、枯草菌、ウェルシュ菌、破傷風菌、ボツリヌス菌等)、グラム陰性菌(淋菌、脳膜炎菌、サルモネラ菌、大腸菌、緑膿菌、赤痢菌、インフルエンザ菌、百日咳菌、コレラ菌、腸炎ビブリオ菌、アシネトバクター、カンピロバクター、レジオネラ菌、ヘリコバクター等)等が挙げられる。本発明のスクリーニング方法で得られる抗菌剤の対象となる細菌は、特に限定されない。該抗菌剤は、スタロバシンのように、抗菌スペクトルが広く、強力な抗菌活性を持つ物質であることが期待される。 The “antibacterial agent” means a compound that functions to suppress bacterial growth or kill bacteria. Examples of bacteria include gram-positive bacteria (staphylococci, streptococci, pneumococci, enterococci, diphtheria, tuberculosis, leprosy, anthrax, Bacillus subtilis, Clostridium perfringens, tetanus, botulinum, etc.) And the like (eg, Neisseria gonorrhoeae, Neisseria meningitidis, Salmonella, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Shigella, Haemophilus influenzae, Bordetella pertussis, Vibrio parahaemolyticus, Vibrio parahaemolyticus, Acinetobacter, Campylobacter, Legionella, Helicobacter, etc.). The bacteria that are the targets of the antibacterial agent obtained by the screening method of the present invention are not particularly limited. The antibacterial agent is expected to be a substance having a wide antibacterial spectrum and strong antibacterial activity, such as stalobacin.
「スタロバシン」とは、Pseudomonas sp. PBJ−5360由来の天然化合物であり、A〜Iまでの9種類の化合物が特定されている。化合物の詳細や取得方法は、特許第2614920号明細書、特許第3542150号明細書、特許第3568978号明細書に記載されている。好ましくは、特許第3568978号明細書に記載されているスタロバシンIである。 “Starovacin” refers to Pseudomonas sp. It is a natural compound derived from PBJ-5360, and nine types of compounds from A to I have been identified. Details of the compounds and methods for obtaining the compounds are described in Japanese Patent No. 2614920, Japanese Patent No. 3542150, and Japanese Patent No. 3568978. Preferably, it is stalobacin I described in Japanese Patent No. 3568978.
「FtsW」とは、細菌が持つ10回膜貫通型タンパク質である。細菌由来のアミノ酸配列を有するタンパク質であってもよく、該タンパク質と同等の機能を有する誘導体であってもよい。細菌としては、大腸菌、結核菌、黄色ブドウ球菌、緑膿菌、炭疽菌、レンサ球菌等が挙げられる(Nat Rev Drug Discov., 7(4), 324−38, 2008)。
本発明で用いるFtsWとして、特に好ましくは黄色ブドウ球菌のFtsWである。黄色ブドウ球菌のFtsWは、SA0962と称されることもある。具体的には、配列番号48のアミノ酸配列からなるポリペプチド、または、その誘導体である。
“FtsW” is a 10-transmembrane protein possessed by bacteria. It may be a protein having an amino acid sequence derived from bacteria, or a derivative having a function equivalent to that of the protein. Examples of bacteria include Escherichia coli, M. tuberculosis, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Bacillus anthracis, Streptococcus (Nat Rev Drug Discov., 7 (4), 324-38, 2008).
As FtsW used in the present invention, S. aureus FtsW is particularly preferable. S. aureus FtsW is sometimes referred to as SA0962. Specifically, it is a polypeptide consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 48 or a derivative thereof.
「FtsWの部分ペプチド」とは、上記FtsWの断片である。FtsWのアミノ酸配列中の連続した5個以上のアミノ酸残基であって、例えば、5個、8個、10個、12個、15個、20個、25個、30個、50個、100個等からなるアミノ酸配列からなるポリペプチドである。特に好ましくは、黄色ブドウ球菌のFtsWの断片である。
FtsWは10回膜貫通型タンパク質であり、細胞外ループはN端側から5つ存在することが知られている。各ループをN端側より1/2ループ、3/4ループ、5/6ループ、7/8ループ、9/10ループとする。各細菌のFtsWのアミノ酸配列上の細胞外ループの位置は、公知のタンパク質構造予測の手法(例えば、SOSUI、インターネット<URL:http://bp.nuap.nagoya-u.ac.jp/sosui/>)により、推定することができる。
本発明で用いるFtsWの部分ペプチドとして、好ましくは、黄色ブドウ球菌のFtsWの細胞外ループを含むペプチド(1/2ループ 配列番号6、3/4ループ 配列番号20、5/6ループ 配列番号21、7/8ループ 配列番号22、9/10ループ 配列番号23)である。さらに好ましくは黄色ブドウ球菌のFtsWの1/2ループ(配列番号6)または9/10ループ(配列番号23)を含むペプチドである。特に好ましくは、配列番号24のアミノ酸配列を含むペプチド、配列番号13のアミノ酸配列を含むペプチドであり、例えば、配列番号24または配列番号13のアミノ酸配列からなるペプチドである。
The “FtsW partial peptide” is a fragment of the FtsW. 5 or more consecutive amino acid residues in the amino acid sequence of FtsW, for example, 5, 8, 10, 12, 15, 20, 25, 30, 50, 100 A polypeptide consisting of an amino acid sequence consisting of, etc. Particularly preferred is a fragment of FtsW of Staphylococcus aureus.
FtsW is a 10-fold transmembrane protein, and it is known that there are five extracellular loops from the N-terminal side. Each loop is defined as 1/2 loop, 3/4 loop, 5/6 loop, 7/8 loop, and 9/10 loop from the N end side. The position of the extracellular loop on the amino acid sequence of FtsW of each bacterium is determined by a known protein structure prediction method (for example, SOSUI, Internet <URL: http://bp.nuap.nagoya-u.ac.jp/sosui/ >).
As a partial peptide of FtsW used in the present invention, a peptide containing an extracellular loop of S. aureus FtsW (1/2 loop SEQ ID NO: 6, 3/4 loop SEQ ID NO: 20, 5/6 loop SEQ ID NO: 21, 7/8 loop SEQ ID NO: 22, 9/10 loop SEQ ID NO: 23). More preferred is a peptide containing 1/2 loop (SEQ ID NO: 6) or 9/10 loop (SEQ ID NO: 23) of FtsW of S. aureus. Particularly preferred is a peptide comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 24, a peptide comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 13, for example, a peptide comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 24 or SEQ ID NO: 13.
「FtsQ」とは、細菌が持つ1回膜貫通型タンパク質である。細菌由来のアミノ酸配列を有するタンパク質であってもよく、該タンパク質と同等の機能を有する誘導体であってもよい。細菌としては、大腸菌、結核菌、黄色ブドウ球菌、緑膿菌、炭疽菌、レンサ球菌等が挙げられる。
本発明で用いるFtsQとして、特に好ましくは黄色ブドウ球菌のFtsQである。黄色ブドウ球菌のFtsQは、SA1027と称されることもある。具体的には、配列番号25(GenBank:NP_374300)からなるポリペプチド、または、その誘導体である。
“FtsQ” is a single-transmembrane protein possessed by bacteria. It may be a protein having an amino acid sequence derived from bacteria, or a derivative having a function equivalent to that of the protein. Examples of bacteria include Escherichia coli, Mycobacterium tuberculosis, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Bacillus anthracis, and Streptococcus.
As FtsQ used in the present invention, S. aureus FtsQ is particularly preferable. S. aureus FtsQ is sometimes referred to as SA1027. Specifically, it is a polypeptide consisting of SEQ ID NO: 25 (GenBank: NP — 374300) or a derivative thereof.
「FtsQの部分ペプチド」とは、上記FtsQの断片である。FtsQのアミノ酸配列中の連続した5個以上のアミノ酸残基であって、例えば、5個、8個、10個、12個、15個、20個、25個、30個、50個、100個等からなるアミノ酸配列からなるポリペプチドである。特に好ましくは、黄色ブドウ球菌のFtsQの断片である。 The “FtsQ partial peptide” is a fragment of the FtsQ. 5 or more consecutive amino acid residues in the amino acid sequence of FtsQ, for example, 5, 8, 10, 12, 15, 20, 25, 30, 50, 100 A polypeptide consisting of an amino acid sequence consisting of, etc. Particularly preferred is a fragment of S. aureus FtsQ.
「FtsK」とは、細菌が持つ4回膜貫通型タンパク質である。細菌由来のアミノ酸配列を有するタンパク質であってもよく、該タンパク質と同等の機能を有する誘導体であってもよい。細菌としては、大腸菌、結核菌、黄色ブドウ球菌、緑膿菌、炭疽菌、レンサ球菌等が挙げられる。
本発明で用いるFtsKとして、特に好ましくは黄色ブドウ球菌のFtsKである。黄色ブドウ球菌のFtsKは、SA1119と称されることもある。具体的には、配列番号26(GenBank:NP_374392)からなるポリペプチド、または、その誘導体である。
“FtsK” is a four-transmembrane protein possessed by bacteria. It may be a protein having an amino acid sequence derived from bacteria, or a derivative having a function equivalent to that of the protein. Examples of bacteria include Escherichia coli, Mycobacterium tuberculosis, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Bacillus anthracis, and Streptococcus.
As FtsK used in the present invention, S. aureus FtsK is particularly preferable. S. aureus FtsK is sometimes referred to as SA1119. Specifically, it is a polypeptide consisting of SEQ ID NO: 26 (GenBank: NP — 374392) or a derivative thereof.
「FtsKの部分ペプチド」とは、上記FtsKの断片である。FtsKのアミノ酸配列中の連続した5個以上のアミノ酸残基であって、例えば、5個、8個、10個、12個、15個、20個、25個、30個、50個、100個等からなるアミノ酸配列からなるポリペプチドである。特に好ましくは、黄色ブドウ球菌のFtsKの断片である。 The “FtsK partial peptide” is a fragment of the above FtsK. 5 or more consecutive amino acid residues in the amino acid sequence of FtsK, for example, 5, 8, 10, 12, 15, 20, 25, 30, 50, 100 A polypeptide consisting of an amino acid sequence consisting of, etc. Particularly preferred is a fragment of FtsK of Staphylococcus aureus.
「タンパク質の同等の機能を有する誘導体」とは、該タンパク質のアミノ酸配列において、「1もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、挿入または付加されたアミノ酸配列」からなるポリペプチドが挙げられる。「1もしくは数個のアミノ酸」とは、1〜5個、好ましくは1〜3個、さらに好ましくは1または2個のアミノ酸を意味する。欠失、置換、挿入または付加によっても、細菌由来のタンパク質と同等の機能を有する限り、該ポリペプチドを本発明に利用することができる。
例えば、黄色ブドウ球菌のFtsWおよびFtsQは、本発明者らが、鋭意研究の結果、生存必須遺伝子であることを見出したことから、その誘導体が黄色ブドウ球菌のFtsWまたはFtsQと「同等の機能を有する」か否かの確認には、細菌増殖機能の相補性試験において、該誘導体が増殖機能を相補するものであればよい。
細菌増殖機能の相補性試験は、慣用の遺伝子導入方法で、FtsWまたはFtsQの温度感受性変異株に、該誘導体をコードする遺伝子を導入し、得られた形質転換体を、野生型の黄色ブドウ球菌は生育し、温度感受性変異株は生育できない条件下に培養することにより行なわれうる。ここで、前記形質転換体が生育した場合、該誘導体は本発明に用いることができる。
Examples of the “derivative having an equivalent function of a protein” include a polypeptide comprising “an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted, inserted or added” in the amino acid sequence of the protein. “One or several amino acids” means 1 to 5, preferably 1 to 3, more preferably 1 or 2 amino acids. The polypeptide can be used in the present invention as long as it has a function equivalent to that of a bacterium-derived protein even by deletion, substitution, insertion or addition.
For example, as a result of intensive studies, the present inventors have found that S. aureus FtsW and FtsQ are essential genes for survival. Therefore, the derivatives have the same function as FtsW or FtsQ of S. aureus. In order to confirm whether or not it has, it is sufficient that the derivative complements the growth function in the complementation test of the bacterial growth function.
The complementation test of the bacterial growth function is performed by introducing a gene encoding the derivative into a temperature-sensitive mutant of FtsW or FtsQ by a conventional gene introduction method, and transforming the obtained transformant with wild-type S. aureus. Can grow by culturing under conditions where the temperature-sensitive mutant cannot grow. Here, when the transformant grows, the derivative can be used in the present invention.
「抗FtsW抗体」とは、FtsWに結合する抗体およびその断片が挙げられる。FtsWまたはその部分ペプチドに特異的に結合する能力を有するものであれば、ポリクローナル抗体であってもよく、モノクローナル抗体であってもよい。該抗体は公知の抗体の作製方法により得ることができる。また、得られた抗体を精製後、ペプチダーゼ等により処理することにより、抗体の断片が得られる。さらに、前記抗体の誘導体、例えば、キメラ抗体、ヒト化抗体、Fabフラグメント、単鎖抗体等や公知技術により修飾された抗体等を使用することもできる。かかる抗体またはその断片は、慣用の酵素(例えば、ペルオキシダーゼ等)、蛍光色素、放射性物質、アビジン若しくはビオチン等で標識されていてもよい。
本発明の抗FtsW抗体としては、例えば、1/2ループに対する抗体等が挙げられる。
1/2ループに対するモノクローナル抗体の例としては、
免疫グロブリン重鎖可変領域(VH)に相補性決定領域である、CDR1、CDR2およびCDR3を含み、この場合、CDR1はアミノ酸配列GDAMS(配列番号27)を有し、CDR2はアミノ酸配列GMSSGGYSYYPDTVKG(配列番号28)を有し、CDR3はアミノ酸配列RFGSDDEWFAMDY(配列番号29)であり、免疫グロブリン軽鎖可変領域(VL)に相補性決定領域である、CDR1、CDR2およびCDR3を含みこの場合、CDR1はアミノ酸配列KSSQSLLNSGNRKNYLT(配列番号30)を有し、CDR2はアミノ酸配列WASTRES(配列番号31)を有し、CDR3はアミノ酸配列QNDYSYPYT(配列番号32)を有する抗体(11E8)、
免疫グロブリン重鎖可変領域(VH)に相補性決定領域である、CDR1、CDR2およびCDR3を含み、この場合、CDR1はアミノ酸配列SYWIN(配列番号33)を有し、CDR2はアミノ酸配列NINPDSGSSDYNE(配列番号34)を有し、CDR3はアミノ酸配列DRGH(配列番号35)であり、免疫グロブリン軽鎖可変領域(VL)に相補性決定領域である、CDR1、CDR2およびCDR3を含みこの場合、CDR1はアミノ酸配列KASQSVSHAVA(配列番号36)を有し、CDR2はアミノ酸配列SASNRFT(配列番号37)を有し、CDR3はアミノ酸配列QQDYSSPYT(配列番号38)を有する抗体(23C7)、
免疫グロブリン重鎖可変領域(VH)に相補性決定領域である、CDR1、CDR2およびCDR3を含み、この場合、CDR1はアミノ酸配列NYLIE(配列番号39)を有し、CDR2はアミノ酸配列VINPVRGVTYYNEKFKD(配列番号40)を有し、CDR3はアミノ酸配列DNSGFF(配列番号41)であり、免疫グロブリン軽鎖可変領域(VL)に相補性決定領域である、CDR1、CDR2およびCDR3を含みこの場合、CDR1はアミノ酸配列KSSQSLLAGDGKTYLN(配列番号42)を有し、CDR2はアミノ酸配列LVSELDS(配列番号43)を有し、CDR3はアミノ酸配列WQGSHFPRT(配列番号44)を有する抗体(11B11)、
等を挙げることができる。
“Anti-FtsW antibodies” include antibodies that bind to FtsW and fragments thereof. As long as it has an ability to specifically bind to FtsW or a partial peptide thereof, it may be a polyclonal antibody or a monoclonal antibody. The antibody can be obtained by a known antibody production method. Further, after purification of the obtained antibody, treatment with a peptidase or the like yields an antibody fragment. Furthermore, derivatives of the above-mentioned antibodies, for example, chimeric antibodies, humanized antibodies, Fab fragments, single chain antibodies and the like, and antibodies modified by known techniques can also be used. Such an antibody or fragment thereof may be labeled with a conventional enzyme (for example, peroxidase), a fluorescent dye, a radioactive substance, avidin or biotin.
Examples of the anti-FtsW antibody of the present invention include antibodies against 1/2 loop.
Examples of monoclonal antibodies against the 1/2 loop include
The immunoglobulin heavy chain variable region (V H ) comprises complementarity determining regions CDR1, CDR2 and CDR3, where CDR1 has the amino acid sequence GDAMS (SEQ ID NO: 27), and CDR2 has the amino acid sequence GMSSGGGSYYPPDTVKG (sequence CDR3 is the amino acid sequence RFGSDDEWFAMDY (SEQ ID NO: 29) and comprises CDR1, CDR2 and CDR3 which are complementarity determining regions in the immunoglobulin light chain variable region (V L ), where CDR1 is An antibody (11E8) having the amino acid sequence KSSQSLLNSGNRKNYLT (SEQ ID NO: 30), CDR2 having the amino acid sequence WASTRES (SEQ ID NO: 31), and CDR3 having the amino acid sequence QNDYPYPYT (SEQ ID NO: 32);
The immunoglobulin heavy chain variable region (V H ) comprises complementarity determining regions CDR1, CDR2 and CDR3, where CDR1 has the amino acid sequence SYWIN (SEQ ID NO: 33) and CDR2 has the amino acid sequence NINPGSSSDYNE (sequence CDR3 is the amino acid sequence DRGH (SEQ ID NO: 35) and comprises CDR1, CDR2 and CDR3 which are complementarity determining regions in the immunoglobulin light chain variable region (V L ), where CDR1 is An antibody having the amino acid sequence KASQSVSHAVA (SEQ ID NO: 36), CDR2 having the amino acid sequence SASNRFT (SEQ ID NO: 37), and CDR3 having the amino acid sequence QQDYSSSPYT (SEQ ID NO: 38), (23C7),
The immunoglobulin heavy chain variable region (V H ) comprises CDR1, CDR2 and CDR3, which are complementarity determining regions, where CDR1 has the amino acid sequence NYLIIE (SEQ ID NO: 39), and CDR2 has the amino acid sequence VINPVRGVTYYNEKFKD (sequence CDR3 is the amino acid sequence DNSGFF (SEQ ID NO: 41) and comprises CDR1, CDR2 and CDR3 which are complementarity determining regions in the immunoglobulin light chain variable region (V L ), where CDR1 is An antibody (11B11) having the amino acid sequence KSSQSLLAGDGKTYLN (SEQ ID NO: 42), CDR2 having the amino acid sequence LVSELDS (SEQ ID NO: 43), and CDR3 having the amino acid sequence WQGSSHFPRT (SEQ ID NO: 44);
Etc.
上記のCDR領域の配列は、本発明の所望する生物学的活性(たとえば、親和性や細胞傷害阻害活性等)が保持される範囲内であれば、上記3つのCDRのうちの1つ以上のCDRにおいて1若しくは数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなる3つのCDRを有するような改変体も本発明に含まれる。 As long as the sequence of the CDR region is within the range in which the desired biological activity of the present invention (for example, affinity, cytotoxicity inhibiting activity, etc.) is retained, one or more of the three CDRs can be used. A variant having three CDRs consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted or added in the CDR is also included in the present invention.
本発明の抗菌剤のスクリーニング方法は、FtsW、FtsQ、FtsK、それらの部分ペプチド、抗FtsW抗体、またはスタロバシンを用いたスクリーニング方法であることを特徴とする。以下に、詳細に説明する。 The method for screening an antibacterial agent of the present invention is characterized by being a screening method using FtsW, FtsQ, FtsK, a partial peptide thereof, an anti-FtsW antibody, or stalovacin. This will be described in detail below.
(A)FtsWと結合する抗菌剤のスクリーニング方法
具体的には、
(1−1)FtsWまたはその部分ペプチドと、被検物質とを接触させる工程、および
該FtsWまたはその部分ペプチドと結合する被検物質を選択する工程
を含む、抗菌剤のスクリーニング方法
を意味する。
(A) Screening method of antibacterial agent binding to FtsW Specifically,
(1-1) Means a method for screening an antibacterial agent, comprising a step of bringing FtsW or a partial peptide thereof into contact with a test substance, and a step of selecting a test substance that binds to the FtsW or a partial peptide thereof.
該スクリーニング方法によって、FtsWと結合することにより抗菌活性を示す抗菌剤をスクリーニングすることができる。該方法によれば、FtsWへの結合を介してFtsWの機能を阻害する物質を選択することができるため、選択された抗菌剤は、直接的に該タンパク質に結合してその機能を阻害するという特徴的な性質を有する。 By this screening method, an antibacterial agent exhibiting antibacterial activity by binding to FtsW can be screened. According to the method, since a substance that inhibits the function of FtsW can be selected through binding to FtsW, the selected antibacterial agent directly binds to the protein and inhibits its function. Has characteristic properties.
「被検物質」としては、いかなる化合物も使用することができる。例えば、有機化合物(アミノ酸、ポリペプチドまたはその誘導体、核酸またはその誘導体、低分子化合物、糖、高分子化合物等)、無機化合物等を使用することができる。かかる被検物質は、天然物質であってもよく、非天然物質であってもよい。ポリペプチドの誘導体としては、修飾基を付加して得られた修飾ポリペプチド、アミノ酸残基を改変することにより得られたバリアントポリペプチド等が挙げられる。また、核酸の誘導体としては、修飾基を付加して得られた修飾核酸、塩基を改変することにより得られたバリアント核酸、ペプチド核酸等が挙げられる。核酸としては、siRNA、アンチセンス、リボザイム、アプタマー、デコイ核酸等も含まれる。本発明の被検物質としては、例えば、市販されている化合物のライブラリーを用いてもよい。 Any compound can be used as the “test substance”. For example, organic compounds (amino acids, polypeptides or derivatives thereof, nucleic acids or derivatives thereof, low molecular compounds, sugars, high molecular compounds, etc.), inorganic compounds, and the like can be used. Such a test substance may be a natural substance or a non-natural substance. Examples of polypeptide derivatives include modified polypeptides obtained by adding modifying groups, variant polypeptides obtained by altering amino acid residues, and the like. Examples of nucleic acid derivatives include modified nucleic acids obtained by adding modifying groups, variant nucleic acids obtained by modifying bases, peptide nucleic acids, and the like. Examples of the nucleic acid include siRNA, antisense, ribozyme, aptamer, decoy nucleic acid and the like. As the test substance of the present invention, for example, a commercially available library of compounds may be used.
「FtsWの部分ペプチド」としては、好ましくは黄色ブドウ球菌の断片である。より好ましくは、黄色ブドウ球菌のFtsWの細胞外ループである。具体的には、1/2ループ(配列番号6)、3/4ループ(配列番号20)、5/6ループ(配列番号21)、7/8ループ(配列番号22)、9/10ループ(配列番号23)を含むペプチド等が挙げられる。さらに好ましくは黄色ブドウ球菌のFtsWの1/2ループ(配列番号6)および9/10ループ(配列番号23)を含むペプチドである。特に好ましくは、配列番号24のアミノ酸配列を含むペプチド、例えば、配列番号24または13のアミノ酸配列からなるペプチドである。 The “FtsW partial peptide” is preferably a fragment of S. aureus. More preferred is the extracellular loop of S. aureus FtsW. Specifically, 1/2 loop (SEQ ID NO: 6), 3/4 loop (SEQ ID NO: 20), 5/6 loop (SEQ ID NO: 21), 7/8 loop (SEQ ID NO: 22), 9/10 loop ( And a peptide containing SEQ ID NO: 23). More preferred is a peptide containing 1/2 loop (SEQ ID NO: 6) and 9/10 loop (SEQ ID NO: 23) of S. aureus FtsW. Particularly preferred is a peptide comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 24, for example, a peptide consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 24 or 13.
FtsWまたはその部分ペプチドの調製方法は、特に制限されないが、例えば、FtsWをコードするポリヌクレオチドを、適当な発現ベクターに組み込み、大腸菌等の原核生物、酵母、昆虫細胞、哺乳類細胞等の真核生物細胞、または、インビトロで前記ポリペプチドを発現させ、単離する方法が挙げられる。これらの方法は、当業者であれば、適宜選択して実施できる。 The method for preparing FtsW or a partial peptide thereof is not particularly limited. For example, a polynucleotide encoding FtsW is incorporated into an appropriate expression vector, and prokaryotic organisms such as Escherichia coli, eukaryotic organisms such as yeast, insect cells, and mammalian cells are used. Examples thereof include a method for expressing and isolating the polypeptide in cells or in vitro. Those skilled in the art can appropriately select and implement these methods.
「FtsWまたはその部分ペプチドと、被検物質とを接触させる工程」は、FtsWの本来の機能を妨げない溶液中において、被検物質とFtsWを混合し、適切な反応条件、例えば、反応温度、反応時間等の下、維持することにより行なわれうる。 The “step of bringing FtsW or a partial peptide thereof into contact with a test substance” comprises mixing the test substance and FtsW in a solution that does not interfere with the original function of FtsW, and appropriate reaction conditions such as reaction temperature, It can be carried out by maintaining the reaction time and the like.
「FtsWの本来の機能を妨げない溶液」としては、例えば、リン酸緩衝化生理的食塩水(PBS)、HEPESバッファー、Trisバッファー等が挙げられる。 Examples of the “solution that does not interfere with the original function of FtsW” include phosphate buffered physiological saline (PBS), HEPES buffer, Tris buffer, and the like.
「反応条件」としては、特に限定されないが、例えば、PBS、HEPESバッファー、Trisバッファー等の溶液中、pH6.0〜10.0、好ましくは、pH7.0〜9.0、より好ましくは、pH7.5〜8.5、さらに好ましくは、pH8.0で、10℃から50℃、好ましくは20℃〜40℃、より好ましくは、25℃〜37℃、さらに好ましくは、25℃、1分〜1時間、好ましくは、3分〜30分、より好ましくは5分〜20分、さらに好ましくは、10分維持すること、または0℃〜20℃、好ましくは、2℃〜10℃、より好ましくは、3℃〜8℃、さらに好ましくは、4℃で、20分〜24時間、好ましくは、30分〜12時間、より好ましくは、40分〜2時間、さらに好ましくは、1時間維持すること等が挙げられる。より具体的には、10mM Hepes、80mM KCl、5% グリセロール、10mM DTT、0.1mg/ml polydIdC、50ng/ml herring sperm DNA、1mg/ml BSA、10% reticulocyte lysate中、前記条件下に維持することが挙げられる。 The “reaction conditions” are not particularly limited. For example, in a solution such as PBS, HEPES buffer, Tris buffer, pH 6.0 to 10.0, preferably pH 7.0 to 9.0, more preferably pH 7 0.5 to 8.5, more preferably pH 8.0, 10 ° C. to 50 ° C., preferably 20 ° C. to 40 ° C., more preferably 25 ° C. to 37 ° C., more preferably 25 ° C., 1 minute to 1 hour, preferably 3 to 30 minutes, more preferably 5 to 20 minutes, more preferably 10 minutes, or 0 to 20 ° C, preferably 2 to 10 ° C, more preferably It is maintained at 3 ° C to 8 ° C, more preferably at 4 ° C for 20 minutes to 24 hours, preferably 30 minutes to 12 hours, more preferably 40 minutes to 2 hours, more preferably 1 hour, etc. Mentioned That. More specifically, 10 mM Hepes, 80 mM KCl, 5% glycerol, 10 mM DTT, 0.1 mg / ml polyIdC, 50 ng / ml herring sperm DNA, 1 mg / ml BSA, 10% reticulocyte lysate are maintained under the above conditions. Can be mentioned.
「FtsWまたはその部分ペプチドと結合する被検物質を選択する工程」は、例えば、FtsWを保持した担体への被検物質のバインディングアッセイ等により行なわれうる。 The “step of selecting a test substance that binds to FtsW or a partial peptide thereof” can be performed, for example, by a binding assay of the test substance to a carrier holding FtsW.
該スクリーニング方法は、スタロバシンまたは抗FtsW抗体を用いて、競合実験を行うこともできる。つまり、スタロバシンまたは抗FtsW抗体の存在下で、FtsWまたはその部分ペプチドと、被検物質とを接触させることにより、FtsWまたはその部分ペプチドに対する結合力が、スタロバシンや利用した抗FtsW抗体と比較して強い被検物質を選択することができる。 In the screening method, a competition experiment can be performed using stalovacin or an anti-FtsW antibody. That is, when FtsW or a partial peptide thereof is brought into contact with a test substance in the presence of stalovacin or an anti-FtsW antibody, the binding force to FtsW or the partial peptide is higher than that of stalovacin or an anti-FtsW antibody used. A strong test substance can be selected.
(B)FtsWとFtsQまたはFtsKの複合体形成を阻害する抗菌剤のスクリーニング方法
具体的には、
(1−2)被検物質の存在下で、FtsQ、FtsKおよびそれらの部分ペプチドから選ばれる1以上のポリペプチドと、FtsWまたはその部分ペプチドを接触させる工程、および
該ポリペプチドと、FtsWまたはその部分ペプチドとの結合を阻害する被検物質を選択する工程
を含む、抗菌剤のスクリーニング方法
を意味する。
(B) Screening method of antibacterial agent that inhibits complex formation of FtsW and FtsQ or FtsK Specifically,
(1-2) contacting one or more polypeptides selected from FtsQ, FtsK, and their partial peptides with FtsW or a partial peptide thereof in the presence of a test substance, and the polypeptide, FtsW or its It means a method for screening an antibacterial agent, comprising a step of selecting a test substance that inhibits binding with a partial peptide.
大腸菌において、FtsWとFtsQが直接的に結合すること、また、FtsW、FtsQ、FtsK、FtsI、FtsN、FtsL、FtsB、FtsX、FtsE、FtsZが相互作用して機能することが知られている(Journal of Bacteriology, vol.188, no.1, 19−27, 2006)。該スクリーニング方法によって、FtsWとFtsQの結合を検出、FtsWとFtsKの結合を検出、または、FtsWとFtsQ/FtsKの複合体の結合を検出することによって、該複合体形成を阻害することにより抗菌活性を示す抗菌剤をスクリーニングすることができる。各タンパク質の代わりに、各タンパク質の部分ペプチドを用いることもできる。 In E. coli, it is known that FtsW and FtsQ directly bind, and that FtsW, FtsQ, FtsK, FtsI, FtsN, FtsL, FtsB, FtsX, FtsE, and FtsZ function and function (Journal). of Bacteriology, vol. 188, no. 1, 19-27, 2006). By this screening method, the binding between FtsW and FtsQ is detected, the binding between FtsW and FtsK is detected, or the binding of FtsW and FtsQ / FtsK is detected to inhibit the complex formation, thereby inhibiting the antibacterial activity. Antibacterial agents exhibiting can be screened. Instead of each protein, a partial peptide of each protein can also be used.
「被検物質」および「FtsWの部分ペプチド」は、スクリーニング方法(A)と同じである。 “Test substance” and “partial peptide of FtsW” are the same as in the screening method (A).
「FtsQの部分ペプチド」または「FtsKの部分ペプチド」は、FtsWまたはその部分ペプチドと結合可能であれば、長さや部位に限定されない。特に好ましくは、黄色ブドウ球菌のFtsQまたはFtsKの断片である。FtsQまたはFtsKの部分ペプチドがFtsWまたはその部分ペプチドと結合可能か否かは、公知のバインディングアッセイ等により確認することができる。 The “partial peptide of FtsQ” or the “partial peptide of FtsK” is not limited to a length or a site as long as it can bind to FtsW or a partial peptide thereof. Particularly preferred is a fragment of FtsQ or FtsK of S. aureus. Whether or not a partial peptide of FtsQ or FtsK can bind to FtsW or a partial peptide thereof can be confirmed by a known binding assay or the like.
「被検物質の存在下で、FtsQ、FtsKおよびそれらの部分ペプチドから選ばれる1以上のポリペプチドと、FtsWまたはその部分ペプチドを接触させる工程」は、FtsWとFtsQまたはFtsKの本来の機能を妨げない溶液中において、FtsWまたはその部分ペプチドとFtsQ、FtsKおよびそれらの部分ペプチドから選ばれる1以上のポリペプチド(例えば、FtsQ、FtsQの部分ペプチド、FtsK、FtsKの部分ペプチド、FtsQ/FtsKの複合体、FtsQの部分ペプチド/FtsKの複合体、FtsQ/FtsKの部分ペプチドの複合体、FtsQとFtsKの混合物等)を混合し、適切な反応条件、例えば、反応温度、反応時間等の下、維持することにより行なわれうる。 “The step of bringing one or more polypeptides selected from FtsQ, FtsK and their partial peptides into contact with FtsW or its partial peptides in the presence of a test substance” interferes with the original functions of FtsW and FtsQ or FtsK. FtsW or a partial peptide thereof and one or more polypeptides selected from FtsQ, FtsK and partial peptides thereof (for example, FtsQ, FtsQ partial peptide, FtsK, FtsK partial peptide, FtsQ / FtsK complex) FtsQ partial peptide / FtsK complex, FtsQ / FtsK partial peptide complex, FtsQ and FtsK mixture, etc.) and maintained under appropriate reaction conditions such as reaction temperature, reaction time, etc. Can be done.
「FtsWとFtsQまたはFtsKの本来の機能を妨げない溶液」は、スクリーニング方法(A)の「FtsWの本来の機能を妨げない溶液」と同じである。 The “solution that does not interfere with the original function of FtsW and FtsQ or FtsK” is the same as the “solution that does not interfere with the original function of FtsW” in the screening method (A).
「反応条件」は、スクリーニング方法(A)と同じである。 “Reaction conditions” are the same as in screening method (A).
FtsWとFtsQの「結合の検出」は、例えば、FtsWを保持した担体への被検物質およびFtsQのバインディングアッセイ、FtsQを保持した担体への被検物質およびFtsWのバインディングアッセイ等により行なわれうる。各タンパク質のいずれかが部分ペプチドであったとしても、同様に行うことができる。
FtsWとFtsKの「結合の検出」は、例えば、FtsWを保持した担体への被検物質およびFtsKのバインディングアッセイ、FtsKを保持した担体への被検物質およびFtsWのバインディングアッセイ等により行なわれうる。各タンパク質のいずれかが部分ペプチドであったとしても、同様に行うことができる。
FtsWとFtsQ/FtsKの複合体の「結合の検出」は、例えば、FtsWを保持した担体への被検物質およびFtsQ/FtsKの複合体のバインディングアッセイ、FtsQ/FtsKの複合体を保持した担体への被検物質およびFtsWのバインディングアッセイ等により行なわれうる。各タンパク質のいずれかが部分ペプチドであったとしても、同様に行うことができる。
“Detection of binding” between FtsW and FtsQ can be performed by, for example, a test substance and a FtsQ binding assay to a carrier holding FtsW, a test substance to a carrier holding FtsQ, and a binding assay of FtsW. Even if any of the proteins is a partial peptide, the same procedure can be performed.
“Detection of binding” between FtsW and FtsK can be performed, for example, by a test substance and FtsK binding assay to a carrier holding FtsW, a test substance to a carrier holding FtsK, and a binding assay of FtsW. Even if any of the proteins is a partial peptide, the same procedure can be performed.
“Binding detection” of a complex of FtsW and FtsQ / FtsK includes, for example, a binding assay of a test substance to a carrier holding FtsW and a complex of FtsQ / FtsK, and a carrier holding a complex of FtsQ / FtsK. The test substance and FtsW binding assay can be used. Even if any of the proteins is a partial peptide, the same procedure can be performed.
該スクリーニング方法は、スタロバシンまたは抗FtsW抗体を用いて、競合実験を行うこともできる。つまり、スタロバシンまたは抗FtsW抗体、および被検物質の存在下で、FtsQ、FtsKおよびそれらの部分ペプチドから選ばれる1以上のポリペプチドと、FtsWまたはその部分ペプチドとを接触させることにより、FtsWまたはその部分ペプチドと、FtsQまたはFtsKの複合体形成に対する阻害力が、スタロバシンや利用した抗FtsW抗体と比較して強い被検物質を選択することができる。
また、全長のFtsWとFtsWの部分ペプチドを用いて被検物質と部分ペプチドの競合実験を行うこともできる。
In the screening method, a competition experiment can be performed using stalovacin or an anti-FtsW antibody. That is, by contacting one or more polypeptides selected from FtsQ, FtsK and their partial peptides with FtsW or its partial peptides in the presence of stalovacin or anti-FtsW antibody and a test substance, FtsW or its partial peptides It is possible to select a test substance having a stronger inhibitory power against the formation of a complex between a partial peptide and FtsQ or FtsK than stalovacin or an anti-FtsW antibody used.
In addition, a competition experiment between a test substance and a partial peptide can be performed using the full length FtsW and the partial peptide of FtsW.
(C)FtsW遺伝子またはタンパク質の発現を抑制する抗菌剤のスクリーニング方法
具体的には、
(2−1)黄色ブドウ球菌のFtsWをコードする遺伝子またはFtsWの発現を抑制する物質を探索する工程を含む、抗菌剤のスクリーニング方法
を意味する。
(C) Screening method of antibacterial agent that suppresses expression of FtsW gene or protein Specifically,
(2-1) It means a method for screening an antibacterial agent, comprising a step of searching for a gene encoding FtsW of S. aureus or a substance that suppresses the expression of FtsW.
本発明者らは、黄色ブドウ球菌のFtsWが生存必須タンパク質であることを見出した。該スクリーニング方法によって、黄色ブドウ球菌のFtsWをコードする遺伝子またはFtsWの発現を抑制することにより抗菌活性を示す抗菌剤をスクリーニングすることができる。 The present inventors have found that S. aureus FtsW is a vital protein. By this screening method, an antibacterial agent exhibiting antibacterial activity can be screened by suppressing the expression of a gene encoding FtsW of S. aureus or FtsW.
より具体的には、以下の方法が挙げられる。
(2−2)被検物質と黄色ブドウ球菌のFtsWをコードする遺伝子を発現可能な細胞とを接触させる工程、
被検物質を接触させた細胞における該遺伝子の発現量を測定する工程、および
該測定量が、被検物質を接触させない対照細胞における該遺伝子の発現量と比較して、少ない被検物質を選択する工程を含む、(2−1)記載のスクリーニング方法。
(2−3)被検物質と黄色ブドウ球菌のFtsWを産生可能な細胞または該細胞から調製した細胞画分とを接触させる工程、
被検物質を接触させた細胞または該細胞画分の該FtsWの発現量を測定する工程、および
該測定量が、被検物質を接触させない対照細胞もしくは該細胞画分の該FtsWの発現量と比較して、少ない被検物質を選択する工程を含む、(2−1)記載のスクリーニング方法。
More specifically, the following method is mentioned.
(2-2) contacting the test substance with a cell capable of expressing a gene encoding FtsW of Staphylococcus aureus,
A step of measuring the expression level of the gene in a cell contacted with a test substance, and selecting a test substance whose measurement level is smaller than the expression level of the gene in a control cell not contacting the test substance The screening method of (2-1) description including the process to carry out.
(2-3) a step of contacting a test substance with a cell capable of producing S. aureus FtsW or a cell fraction prepared from the cell,
A step of measuring the expression level of the FtsW of the cell contacted with the test substance or the cell fraction, and the amount of measurement comprising the expression level of the FtsW of the control cell not contacting the test substance or the cell fraction The screening method according to (2-1), comprising a step of selecting a small amount of test substance in comparison.
「被検物質」は、スクリーニング方法(A)と同じである。 The “test substance” is the same as the screening method (A).
「黄色ブドウ球菌のFtsWをコードする遺伝子を発現可能な細胞」または「黄色ブドウ球菌のFtsWを産生可能な細胞」とは、発現可能な細胞であれば、特に限定されない。原核細胞、酵母、動物細胞、植物細胞、昆虫細胞等、黄色ブドウ球菌のFtsWをコードする遺伝子またはFtsWを発現できるものであればいずれも用いることができる。黄色ブドウ球菌を用いることも可能である。 “A cell capable of expressing a gene encoding S. aureus FtsW” or “a cell capable of producing S. aureus FtsW” is not particularly limited as long as it is an expressible cell. Any prokaryotic cell, yeast, animal cell, plant cell, insect cell, etc. can be used as long as it can express the FtsW gene encoding FtsW of S. aureus or FtsW. It is also possible to use S. aureus.
「黄色ブドウ球菌のFtsWをコードする遺伝子を発現可能な細胞」または「黄色ブドウ球菌のFtsWを産生可能な細胞」と被検物質との接触は、該細胞が成育可能な条件下で培養しながら行うことができる。また、該条件は、特に制限されないが、該細胞が死なないように、その培養条件(pH、温度、培地等)を選択することができる。 The contact between the “cell capable of expressing the gene encoding S. aureus FtsW” or “cell capable of producing S. aureus FtsW” and the test substance is carried out while culturing under the condition that the cell can grow. It can be carried out. The conditions are not particularly limited, but the culture conditions (pH, temperature, medium, etc.) can be selected so that the cells do not die.
被検物質と接触させる際の該細胞の細胞数は、例えば、98ウェルプレートを用いる場合、例えば1.0×103〜1.0×104個/ウェル、好ましくは1.0×104〜1.0×105個/ウェル、より好ましくは1.0×105〜1.0×106個/ウェルである。 The number of cells when contacting with the test substance is, for example, 1.0 × 10 3 to 1.0 × 10 4 cells / well, preferably 1.0 × 10 4 when using a 98-well plate. It is -1.0 * 10 < 5 > piece / well, More preferably, it is 1.0 * 10 < 5 > -1.0 * 10 < 6 > piece / well.
「対照細胞」とは、「黄色ブドウ球菌のFtsWをコードする遺伝子を発現可能な細胞」または「黄色ブドウ球菌のFtsWを産生可能な細胞」において、被検物質を接触させない場合の細胞を意味する。被検物質を接触させない場合とは、被検物質の代わりに被検物質と同量の溶媒(ブランク)を添加する場合、FtsWをコードする遺伝子の発現またはFtsWの産生に影響を与えないコントロール物質を添加する場合等がある。 The term “control cell” means a cell that is not brought into contact with a test substance in “a cell capable of expressing a gene encoding S. aureus FtsW” or “a cell capable of producing S. aureus FtsW”. . When the test substance is not contacted, the control substance that does not affect the expression of the gene encoding FtsW or the production of FtsW when adding the same amount of solvent (blank) as the test substance instead of the test substance May be added.
上記(2−2)に記載のスクリーニング方法で用いられるFtsWをコードする遺伝子の発現量の測定方法としては、特に制限されないが、例えば、該細胞から調製したRNAまたはRNAから転写された相補的なポリヌクレオチドを用いる、in situハイブリダイゼーション、ノーザンブロッティング、ドットプロット、RNaseプロテクションアッセイ等のほか、マイクロアレイを用いる方法、リアルタイムPCR法等のPCRを利用する方法、前記RNA鎖を直接測定する方法等の迅速な測定が可能な方法が挙げられる。 The method for measuring the expression level of the gene encoding FtsW used in the screening method described in (2-2) above is not particularly limited. For example, RNA prepared from the cell or complementary transcribed from RNA is used. In-situ hybridization using polynucleotides, Northern blotting, dot plots, RNase protection assays, and other methods, methods using microarrays, real-time PCR methods such as PCR, and methods for directly measuring the RNA strand The method which can perform a measurement is mentioned.
前記のように検出・定量したFtsWをコードする遺伝子の発現レベルに基づき、FtsWをコードする遺伝子の発現抑制物質を選択することができる。すなわち、被験物質を添加した細胞におけるFtsWをコードする遺伝子の発現が、前記被験物質を添加しない対照細胞での発現量と比較して、70%以下、好ましくは50%以下、より好ましくは10%以下であれば、前記被験物質は、発現抑制物質として選択することができる。 Based on the expression level of the gene encoding FtsW detected and quantified as described above, a substance that suppresses the expression of the gene encoding FtsW can be selected. That is, the expression of a gene encoding FtsW in a cell to which a test substance is added is 70% or less, preferably 50% or less, more preferably 10%, compared to the expression level in a control cell to which the test substance is not added. If it is below, the said test substance can be selected as an expression inhibitory substance.
上記(2−3)に記載のスクリーニング方法で用いられるFtsWの発現量の測定方法としては、特に制限されないが、例えば、FtsWに特異的な抗体を用いた免疫学的測定方法が挙げられる。前記免疫学的測定方法としては、ウエスタンブロット、ELISA、サンドウィッチELISA等が挙げられる。前記抗体は、前記FtsWを用いて従来公知の方法で作製でき、ポリクローナル抗体であっても、モノクローナル抗体であってもよい。 The method for measuring the expression level of FtsW used in the screening method described in (2-3) above is not particularly limited, and examples thereof include an immunological measurement method using an antibody specific for FtsW. Examples of the immunological measurement method include Western blot, ELISA, and sandwich ELISA. The antibody can be prepared by a conventionally known method using the FtsW, and may be a polyclonal antibody or a monoclonal antibody.
(D)FtsQ遺伝子またはタンパク質の発現を抑制する抗菌剤のスクリーニング方法
具体的には、
(3−1)黄色ブドウ球菌のFtsQをコードする遺伝子またはFtsQの発現を抑制する物質を探索する工程を含む、抗菌剤のスクリーニング方法
を意味する。
(D) Screening method of antibacterial agent that suppresses expression of FtsQ gene or protein Specifically,
(3-1) A method for screening an antibacterial agent, comprising a step of searching for a gene encoding FtsQ of S. aureus or a substance that suppresses the expression of FtsQ.
本発明者らは、黄色ブドウ球菌のFtsQが生存必須タンパク質であることを見出した。該スクリーニング方法によって、黄色ブドウ球菌のFtsQをコードする遺伝子またはFtsQの発現を抑制することにより抗菌活性を示す抗菌剤をスクリーニングすることができる。 The present inventors have found that S. aureus FtsQ is an essential protein for survival. By this screening method, an antibacterial agent exhibiting antibacterial activity can be screened by suppressing the expression of a gene encoding FtsQ of S. aureus or FtsQ.
より具体的には、以下の方法が挙げられる。
(3−2)被検物質と黄色ブドウ球菌のFtsQをコードする遺伝子を発現可能な細胞とを接触させる工程、
被検物質を接触させた細胞における該遺伝子の発現量を測定する工程、および
該測定量が、被検物質を接触させない対照細胞における該遺伝子の発現量と比較して、少ない被検物質を選択する工程を含む、(3−1)記載のスクリーニング方法。
(3−3)被検物質と黄色ブドウ球菌のFtsQを産生可能な細胞または該細胞から調製した細胞画分とを接触させる工程、
被検物質を接触させた細胞または該細胞画分の該FtsQの発現量を測定する工程、および
該測定量が、被検物質を接触させない対照細胞もしくは該細胞画分の該FtsQの発現量と比較して、少ない被検物質を選択する工程を含む、(3−1)記載のスクリーニング方法。
More specifically, the following method is mentioned.
(3-2) contacting a test substance with a cell capable of expressing a gene encoding FtsQ of Staphylococcus aureus,
A step of measuring the expression level of the gene in a cell contacted with a test substance, and selecting a test substance whose measurement level is smaller than the expression level of the gene in a control cell not contacting the test substance The screening method according to (3-1), comprising the step of:
(3-3) A step of contacting a test substance with cells capable of producing S. aureus FtsQ or a cell fraction prepared from the cells,
A step of measuring the expression level of the FtsQ in a cell contacted with a test substance or a fraction of the cell; and the measurement amount includes an expression level of the FtsQ in a control cell not contacting the test substance or the cell fraction. The screening method according to (3-1), comprising a step of selecting a small amount of test substance in comparison.
詳細は、スクリーニング方法(C)と同じである。 The details are the same as the screening method (C).
本発明のスクリーニング方法(A)〜(D)により得られた被検物質は、例えば、細菌に、該被検物質を投与し、細胞数を指標として細菌の増殖抑制生活性を評価する方法等により行なわれうる。 The test substance obtained by the screening methods (A) to (D) of the present invention is, for example, a method of administering the test substance to a bacterium and evaluating the growth inhibition life of the bacterium using the number of cells as an index, etc. It can be done by.
本発明のスクリーニング方法(A)〜(D)により得られた抗菌剤は、広いスペクトル、強い抗菌活性を発揮することが期待される。 Antibacterial agents obtained by the screening methods (A) to (D) of the present invention are expected to exhibit a broad spectrum and strong antibacterial activity.
抗菌剤中における化合物の含有量は、治療目的の疾患、患者の年齢、体重等により適宜調節することができ、治療上有効量であればよく、低分子化合物または高分子化合物の場合、例えば、0.0001〜1000mg、好ましくは、0.001〜100mg、ポリペプチドまたはその誘導体の場合、例えば、0.0001〜1000mg、好ましくは、0.001〜100mgであることが望ましい。 The content of the compound in the antibacterial agent can be adjusted as appropriate depending on the disease to be treated, the age, weight, etc. of the patient, and may be any therapeutically effective amount. In the case of a low molecular compound or a high molecular compound, for example, In the case of a polypeptide or a derivative thereof, for example, 0.0001 to 1000 mg, preferably 0.001 to 100 mg is desirable.
上記の医薬組成物は、前記化合物を安定に保持しうる種々の助剤をさらに含有してもよい。具体的には、有効成分の送達対象となる部位に到達するまでの間に、有効成分が分解することを抑制する性質を呈する薬学的に許容されうる助剤、賦形剤、結合剤、安定剤、緩衝剤、溶解補助剤、等張剤等が挙げられる。 The above pharmaceutical composition may further contain various auxiliaries capable of stably holding the compound. Specifically, pharmaceutically acceptable auxiliaries, excipients, binders, and stabilizers that exhibit the property of inhibiting the active ingredient from degrading before reaching the site where the active ingredient is to be delivered. Agents, buffers, solubilizers, isotonic agents and the like.
上記の医薬組成物の投与形態は、有効成分の種類;投与対象となる個体、器官、局所部位、組織;投与対象となる個体の年齢、体重等に応じて、適宜選択される。前記投与形態としては、皮下注射、筋肉内注射、静脈内注射、局所投与等が挙げられる。 The administration form of the above pharmaceutical composition is appropriately selected according to the type of active ingredient; individual, organ, local site, tissue to be administered; age, weight, etc. of the individual to be administered. Examples of the administration form include subcutaneous injection, intramuscular injection, intravenous injection, and local administration.
また、上記の医薬組成物の投与量も、有効成分の種類;投与対象となる個体、器官、局所部位、組織;投与対象となる個体の年齢、体重等に応じて、適宜選択される。投与としては、特に限定されないが、有効成分が、低分子化合物または高分子化合物である場合、前記有効成分の量として、例えば、0.0001〜1000mg/kg体重、好ましくは、0.001〜100mg/kg体重、ポリペプチドまたはその誘導体の場合、例えば、0.0001〜1000mg/kg体重、好ましくは、0.001〜100mg/kg体重の1回投与量となるように、1日につき、複数回、例えば、1〜3回投与すること等が挙げられる。 The dosage of the above pharmaceutical composition is also appropriately selected according to the type of active ingredient; the individual, organ, local site, tissue to be administered; the age, weight, etc. of the individual to be administered. Although it does not specifically limit as administration, When an active ingredient is a low molecular compound or a high molecular compound, as an amount of the said active ingredient, it is 0.0001-1000 mg / kg body weight, Preferably, it is 0.001-100 mg. / Kg body weight, in the case of a polypeptide or a derivative thereof, for example, 0.0001 to 1000 mg / kg body weight, preferably 0.001 to 100 mg / kg body weight, multiple times per day For example, it may be administered 1 to 3 times.
また、本発明には、スタロバシンを用いて、FtsWと結合するタンパク質を探索する方法も含まれる。
(E)FtsWと結合するタンパク質を探索する方法
具体的には、
(4−1)被検物質の存在下で、
スタロバシンと、FtsWまたはその部分ペプチドを接触させる工程、および
スタロバシンと、FtsWまたはその部分ペプチドの結合を阻害する被検物質を選択する工程
を含む、FtsW結合タンパク質のスクリーニング方法
を意味する。
In addition, the present invention includes a method for searching for a protein that binds to FtsW using stalobacin.
(E) Method for searching for a protein that binds to FtsW Specifically,
(4-1) In the presence of the test substance,
It means a method for screening an FtsW binding protein, comprising the steps of bringing stalobacin into contact with FtsW or a partial peptide thereof, and selecting a test substance that inhibits the binding between stalovacin and FtsW or a partial peptide thereof.
本発明者らの研究により、スタロバシンを細菌に投与すると、FtsWとスタロバシンが複合体を形成することが明らかになった。よって、上記スクリーニング方法によって、スタロバシンとFtsWの結合を検出することによって、該複合体形成を阻害する細菌由来のタンパク質をスクリーニングすることができる。該方法によって得られたタンパク質は、FtsWへの結合を介して細菌内で機能を果たすタンパク質を選択することができる。したがって、新規作用機序の抗菌剤のスクリーニングに利用することができる。 Our study revealed that FtsW and stalovacin form a complex when stalobacin is administered to bacteria. Therefore, a protein derived from a bacterium that inhibits the formation of the complex can be screened by detecting the binding of stalobacin and FtsW by the above screening method. As the protein obtained by the method, a protein that functions in bacteria can be selected through binding to FtsW. Therefore, it can utilize for the screening of the antibacterial agent of a novel action mechanism.
「FtsWの部分ペプチド」は、スクリーニング方法(A)と同じである。 “Partial peptide of FtsW” is the same as the screening method (A).
「被検物質」は、細菌由来のタンパク質が挙げられる。例えば、大腸菌、結核菌、黄色ブドウ球菌等のタンパク質が挙げられる。 Examples of the “test substance” include bacteria-derived proteins. For example, proteins such as Escherichia coli, Mycobacterium tuberculosis and Staphylococcus aureus can be mentioned.
「スタロバシンと、FtsWまたはその部分ペプチドを接触させる工程」は、FtsWの本来の機能を妨げない溶液中において、被検物質とFtsWを混合し、適切な反応条件、例えば、反応温度、反応時間等の下、維持することにより行なわれうる。 The “step of bringing stalobacin into contact with FtsW or a partial peptide thereof” is performed by mixing a test substance and FtsW in a solution that does not interfere with the original function of FtsW, and appropriate reaction conditions such as reaction temperature, reaction time, etc. This can be done by maintaining
「FtsWの本来の機能を妨げない溶液」および「反応条件」は、スクリーニング方法(A)と同じである。 The “solution that does not interfere with the original function of FtsW” and the “reaction conditions” are the same as in the screening method (A).
スタロバシンと、FtsWまたはその部分ペプチドの「結合の検出」は、例えば、FtsWまたはその部分ペプチドを保持した担体への被検物質およびスタロバシンのバインディングアッセイ等により行なわれうる。 “Detection of binding” between stalobacin and FtsW or a partial peptide thereof can be performed, for example, by a binding assay of a test substance and staobacin to a carrier holding FtsW or a partial peptide thereof.
該スクリーニング方法で得られるタンパク質は、FtsWへの結合を介して細菌内で機能を果たすタンパク質を選択することができる。したがって、スクリーニング方法(B)と同様に、FtsWとの得られたタンパク質の複合体形成を阻害する抗菌剤のスクリーニング方法、という、新規作用機序の抗菌剤のスクリーニングに利用することができる。 As a protein obtained by the screening method, a protein that functions in bacteria through binding to FtsW can be selected. Therefore, similarly to the screening method (B), it can be used for screening an antibacterial agent having a novel mechanism of action, that is, a screening method for an antibacterial agent that inhibits complex formation of the obtained protein with FtsW.
本発明のスクリーニング方法に用いられるFtsWもしくはその部分ペプチド、抗FtsW抗体、FtsQもしくはその部分ペプチド、FtsKもしくはその部分ペプチドまたはスタロバシン等は、本発明のスクリーニング方法を行なうためのキットとしても提供される。したがって、このようなスクリーニング用キットも本発明に含まれる。 FtsW or a partial peptide thereof, anti-FtsW antibody, FtsQ or a partial peptide thereof, FtsK or a partial peptide thereof, stalobacin or the like used in the screening method of the present invention is also provided as a kit for performing the screening method of the present invention. Therefore, such a screening kit is also included in the present invention.
本発明のスクリーニング用キットとしては、例えば、以下が挙げられる。
(1−5)FtsW、FtsQ、FtsKおよびそれらの部分ペプチドからなる群より選ばれる1以上のポリペプチドを含有する、抗菌剤のスクリーニング用キット。
(1−8)抗FtsW抗体またはスタロバシンを含有する、抗菌剤のスクリーニング用キット。
(2−4)黄色ブドウ球菌のFtsWをコードする遺伝子を発現可能な細胞または黄色ブドウ球菌のFtsWを産生可能な細胞若しくは該細胞から調製した細胞画分を含有する、抗菌剤のスクリーニング用キット。
(3−4)黄色ブドウ球菌のFtsQをコードする遺伝子を発現可能な細胞または黄色ブドウ球菌のFtsQを産生可能な細胞若しくは該細胞から調製した細胞画分を含有する、抗菌剤のスクリーニング用キット。
Examples of the screening kit of the present invention include the following.
(1-5) A kit for screening an antibacterial agent, comprising one or more polypeptides selected from the group consisting of FtsW, FtsQ, FtsK and partial peptides thereof.
(1-8) A kit for screening an antibacterial agent, which contains an anti-FtsW antibody or stalobacin.
(2-4) A kit for screening an antibacterial agent, comprising a cell capable of expressing a gene encoding FtsW of S. aureus, a cell capable of producing FtsW of S. aureus, or a cell fraction prepared from the cell.
(3-4) A kit for screening an antibacterial agent, comprising a cell capable of expressing a gene encoding FtsQ of S. aureus, a cell capable of producing FtsQ of S. aureus, or a cell fraction prepared from the cell.
本発明のスクリーニング用キットは、検出用試薬、緩衝液、標準物質、標準曲線等をさらに含有してもよい。 The screening kit of the present invention may further contain a detection reagent, a buffer solution, a standard substance, a standard curve, and the like.
本発明のスクリーニング用キットによれば、前記スクリーニング方法を、簡便に、かつ迅速に、高処理量で、高い信頼性で行なうことができるという優れた効果を発揮する。 According to the screening kit of the present invention, the screening method exhibits an excellent effect that it can be carried out simply and rapidly, at a high throughput and with high reliability.
以下に本発明の実施例および参考例、ならびに試験例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらにより限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to examples, reference examples, and test examples of the present invention, but the present invention is not limited thereto.
実施例1 スタロバシンの結合タンパク質(SA0962)の同定
黄色ブドウ球菌SA1888欠失株の作製
S.aureus RN4220株のゲノムDNAをテンプレートとし、SA1888の上流配列および下流配列それぞれの増幅を行った。この際、上流配列の両端にはEcoRI、SalI、下流配列の両端にはSalI、PstIの制限酵素サイトを付与したプライマーを使用した。上流配列増幅断片およびpUC19をEcoRI、SalIで制限酵素切断し、ライゲーション、E.coli DH5α株へのトランスフォーメーションを行った。アンピシリン、X−Gal、IPTG含有LB寒天培地〔組成:1.0重量% トリプトン、0.5重量%酵母エキス、0.5重量%塩化ナトリウム、1.5重量%寒天 (pH7.0±0.2)〕を使用したブルーホワイトセレクションの結果、白コロニーが見出され、PCRによりインサートの挿入を確認した。このコロニーをアンピシリン含有LB液体培地にて培養し、ミニプレップ法によりプラスミドの抽出、精製を行うことでpUC19へSA1888の上流配列が組み込まれたプラスミドを得た。続いて、このプラスミドと、下流配列増幅断片をSalI、PstIで制限酵素切断し、ライゲーション、E. coli DH5α株へのトランスフォーメーションを行った。それをアンピシリン含有LB寒天培地に播種し、生えてきたコロニーに対してPCRを行い、インサートの挿入を確認した。このコロニーをアンピシリン含有LB液体培地にて培養し、ミニプレップ法によりプラスミドの抽出、精製を行うことでpUC19へSA1888の上流配列および下流配列が連続した断片(SA1888欠失用配列)が乗ったプラスミドを得た。得られたプラスミドについては、シーケンス解析を行い、正しい配列を有することを確認した。このプラスミドをEcoRI、PstIで制限酵素処理後、電気泳動し、SA1888欠失用配列の断片をゲルから切り出し、精製した。続いて、温度感受性プラスミドpCL52.1をEcoRI、PstIで制限酵素切断し、SA1888欠失用配列断片とのライゲーション、E.coli DH5α株へのトランスフォーメーションを行った。それをスペクチノマイシン含有LB寒天培地に播種し、生えてきたコロニーに対してPCRを行い、インサートの挿入を確認した。このコロニーをスペクチノマイシン含有LB液体培地にて培養し、ミニプレップ法によりプラスミドの抽出、精製を行うことで、SA1888欠失用プラスミドを構築した。得られたプラスミドについては、シーケンス解析を行い、正しい配列を有することを確認した。
このプラスミドをエレクトロポレーションによりS.aureus RN4220株へ導入した。得られた形質転換体をテトラサイクリン含有TSA〔組成:1.5重量%カゼインの膵液消化物、0.5重量%大豆のパパイン消化物、0.5重量%塩化ナトリウム、1.5重量%寒天(pH7.3±0.2)〕培地上にて44℃で一晩培養した。pCL52.1は温度感受性の複製開始点を有するので、44℃という高温条件下では、相同組換えが起こり、プラスミドがゲノム上へ組み込まれた株のみが良好に生育できる。培養の結果、相同組換えが起こったと考えられる大きなコロニーが出現した。これらのコロニーに対してPCRを行い、ゲノム上へプラスミドが組み込まれている目的の株であることを確認した。
続いて、テトラサイクリン非含有培地にて30℃で一晩培養し、ゲノム上でSA1888の欠失用配列が相同組換えを起こし、テトラサイクリン感受性になった株を選別した。それらの株に対してコロニーPCRでSA1888欠失型の株を確認し、SA1888欠失株を獲得した。
Example 1 Identification of a binding protein (SA0962) of stalobacin Production of a S. aureus SA1888 deletion strain Using the genomic DNA of Aureus RN4220 strain as a template, each of the upstream and downstream sequences of SA1888 was amplified. At this time, primers with EcoRI and SalI at both ends of the upstream sequence and SalI and PstI restriction enzyme sites at both ends of the downstream sequence were used. The upstream sequence amplified fragment and pUC19 were digested with EcoRI and SalI and ligated, E. coli. Transformation into E. coli DH5α strain was performed. Ampicillin, X-Gal, IPTG-containing LB agar medium [Composition: 1.0 wt% tryptone, 0.5 wt% yeast extract, 0.5 wt% sodium chloride, 1.5 wt% agar (pH 7.0 ± 0. As a result of blue-white selection using 2)], white colonies were found, and insertion of the insert was confirmed by PCR. This colony was cultured in ampicillin-containing LB liquid medium, and the plasmid was extracted and purified by the miniprep method to obtain a plasmid in which the upstream sequence of SA1888 was incorporated into pUC19. Subsequently, this plasmid and the downstream sequence amplified fragment were digested with restriction enzymes with SalI and PstI, and ligated, E. coli. Transformation into E. coli DH5α strain was performed. It was seeded on an ampicillin-containing LB agar medium, and PCR was performed on the grown colonies to confirm insertion of the insert. This colony is cultured in ampicillin-containing LB liquid medium, and the plasmid is extracted and purified by the miniprep method, whereby a plasmid in which the upstream sequence and downstream sequence of SA1888 are continuous on pUC19 (sequence for deletion of SA1888) is mounted. Got. About the obtained plasmid, the sequence analysis was conducted and it confirmed that it had the correct arrangement | sequence. This plasmid was subjected to restriction enzyme treatment with EcoRI and PstI, followed by electrophoresis, and a fragment of the SA1888 deletion sequence was excised from the gel and purified. Subsequently, the temperature sensitive plasmid pCL52.1 was cleaved with EcoRI and PstI, and ligated with the SA1888 deletion sequence fragment. Transformation into E. coli DH5α strain was performed. It was seeded on a spectinomycin-containing LB agar medium, and PCR was performed on the grown colonies to confirm insertion of the insert. This colony was cultured in a spectinomycin-containing LB liquid medium, and a plasmid for SA1888 deletion was constructed by extracting and purifying the plasmid by the miniprep method. About the obtained plasmid, the sequence analysis was conducted and it confirmed that it had the correct arrangement | sequence.
This plasmid was electroporated into S. cerevisiae. It was introduced into the aureus RN4220 strain. The obtained transformant was transformed into tetracycline-containing TSA [composition: pancreatic juice digest of 1.5 wt% casein, papain digest of 0.5 wt% soybean, 0.5 wt% sodium chloride, 1.5 wt% agar ( pH 7.3 ± 0.2)] was cultured overnight at 44 ° C. on the medium. Since pCL52.1 has a temperature-sensitive replication origin, homologous recombination occurs under high temperature conditions of 44 ° C., and only strains in which the plasmid is integrated into the genome can grow well. As a result of the culture, large colonies that were thought to have undergone homologous recombination appeared. PCR was performed on these colonies to confirm that the target strain had the plasmid integrated into the genome.
Subsequently, the cells were cultured overnight in a tetracycline-free medium at 30 ° C., and a strain in which the deletion sequence of SA1888 caused homologous recombination on the genome and became tetracycline sensitive was selected. SA1888 deletion type strains were confirmed by colony PCR for these strains, and SA1888 deletion strains were obtained.
黄色ブドウ球菌SA1888欠失株の培養
SA1888遺伝子を欠失した黄色ブドウ球菌をLB液体培地(0.5%酵母エキス、1%トリプトン、1%NaCl、pH7.2−7.5)500mLで一晩振とう培養した後、その培養液を30μg/mLクロラムフェニコールを含むLB液体培地15Lに加え、37℃でジャーファーメンターによる培養を行った。培地の吸光度(625nm)が1.0に到達した時点で培養を終了し、4℃、10,000xg、15分の遠心で集菌した。次に菌体の洗浄操作として、50mM Tris−HCl、pH7.8による懸濁と4℃、10,000xg、15分の遠心を、交互に3回繰り返した。
Cultivation of S. aureus SA1888 deletion strain S. aureus deficient in the SA1888 gene is overnight in 500 mL of LB liquid medium (0.5% yeast extract, 1% tryptone, 1% NaCl, pH 7.2-7.5). After shaking culture, the culture solution was added to 15 L of LB liquid medium containing 30 μg / mL chloramphenicol and cultured at 37 ° C. with a jar fermenter. The culture was terminated when the absorbance (625 nm) of the medium reached 1.0, and the cells were collected by centrifugation at 4 ° C., 10,000 × g for 15 minutes. Next, as a washing operation of the bacterial cells, suspension with 50 mM Tris-HCl, pH 7.8 and centrifugation at 4 ° C., 10,000 × g for 15 minutes were repeated three times alternately.
膜画分の調製
洗浄菌体を50mM Tris−HCl、pH7.8で再懸濁した後、終濃度10μg/mLのリゾスタフィンを加え、30℃、30分攪拌しながらインキュベートした。次に、その懸濁液を細胞破砕装置にセットし8000psiで破砕した。破砕液を4℃、20,000xg、15分で遠心し、その上清を4℃、100,000xg、35分の条件で超遠心した。得られた沈殿を膜画分として回収した。
Preparation of membrane fraction The washed cells were resuspended in 50 mM Tris-HCl, pH 7.8, lysostaphin having a final concentration of 10 μg / mL was added, and the mixture was incubated at 30 ° C. for 30 minutes with stirring. The suspension was then set in a cell disrupter and disrupted at 8000 psi. The disrupted solution was centrifuged at 4 ° C., 20,000 × g, 15 minutes, and the supernatant was ultracentrifuged at 4 ° C., 100,000 × g, 35 minutes. The resulting precipitate was collected as a membrane fraction.
膜画分の可溶化
膜画分を、プロテアーゼ阻害剤(ロシュ・ダイアグノスティックス、complete mini EDTA free)を含むTBS(50mM Tris−HCl、150mM NaCl、pH7.4)に懸濁し、Bradford法(バイオラッド)でタンパク定量した。次に、1mg/mLタンパク濃度、1% DDM(n−dodecyl−beta−D−maltoside)、4℃、1時間攪拌での可溶化操作後、4℃、100,000xg、30分の超遠心で可溶化上清を回収した。
Solubilization of membrane fraction The membrane fraction was suspended in TBS (50 mM Tris-HCl, 150 mM NaCl, pH 7.4) containing a protease inhibitor (Roche Diagnostics, complete mini EDTA free), and the Bradford method ( BioRad) was used for protein quantification. Next, 1 mg / mL protein concentration, 1% DDM (n-dodecyl-beta-D-maltoside), solubilization operation by stirring at 4 ° C. for 1 hour, followed by ultracentrifugation at 4 ° C., 100,000 × g for 30 minutes The solubilized supernatant was collected.
スタロバシン結合タンパク質の精製
以下、実験操作は4℃で行うと共に、ビーズと上清の分画は、2000xg、30秒の遠心で行った。可溶化上清とモノメリックアビジンビーズ(サーモフィッシャーサイエンティフィック)を30分間転倒混和後、上清を回収した。次に、上清に終濃度400ng/mLビオチン化スタロバシンとモノメリックアビジンビーズを加え、12時間転倒混和した。Mock条件には、ビオチン化スタロバシンの代わりに、ビオチンとスペーサーアームからなる化合物を使用した。また、スタロバシンによる競合阻害実験では、ビオチン化スタロバシンに対して約500倍量のスタロバシンを共存させた。ビーズ懸濁液から上清を除去した後、ビーズを0.2%DDMを含むTBSで洗浄した。続いて、ビーズと5mMビオチン、0.2%DDMを含むTBSを30分間転倒混和し、上清を溶出画分として回収した。
なお、本実施例において「スタロバシン」は以下の構造式で示される化合物(スタロバシンI)を意味する。
In this example, “stalobacin” means a compound represented by the following structural formula (stalovacin I).
SDSポリアクリルアミド電気泳動
SDSポリアクリルアミド電気泳動は、汎用されているレムリー法に従った。SDSサンプルバッファー(62.5mM Tris−HCl、25%グリセロール、2%SDS、0.01% BPB、50mM DTT、pH6.8)と溶出画分を1:1の割合で混合し、37℃、30分インキュベートした。続いて、ポリアクリルアミド10−20%グラジエント分離ゲルを利用して電気泳動した。
SDS polyacrylamide electrophoresis SDS polyacrylamide electrophoresis followed the widely used Remley method. SDS sample buffer (62.5 mM Tris-HCl, 25% glycerol, 2% SDS, 0.01% BPB, 50 mM DTT, pH 6.8) and elution fraction were mixed at a ratio of 1: 1, 37 ° C., 30 Incubated for minutes. Subsequently, electrophoresis was performed using a polyacrylamide 10-20% gradient separation gel.
タンパク質の検出
電気泳動後のゲルを、固定化液(50%メタノール、7%酢酸)に浸して30分間振とうした後、YPRO−Ruby染色液(インビトロジェン)に浸して1時間振とうした。最後に、脱色液(10%メタノール、7%酢酸)に浸し1時間振とうした。タンパク質の検出には、蛍光スキャナー(GEヘルスケア)を利用し、457nmで励起し510nmの蛍光を検出した。結果を、図1に示す。非特異的に結合するタンパク質も検出されたが、Mockまたはスタロバシン競合阻害条件では検出されず、ビオチン化スタロバシン条件特異的に、分子量約35000のタンパク質を検出した。
Protein Detection The gel after electrophoresis was immersed in an immobilization solution (50% methanol, 7% acetic acid) and shaken for 30 minutes, and then immersed in a YPRO-Ruby staining solution (Invitrogen) and shaken for 1 hour. Finally, it was immersed in a decolorizing solution (10% methanol, 7% acetic acid) and shaken for 1 hour. For protein detection, a fluorescence scanner (GE Healthcare) was used, and excitation at 457 nm was performed to detect 510 nm fluorescence. The results are shown in FIG. Although non-specific binding protein was also detected, it was not detected under Mock or stalobacin competitive inhibition conditions, but a protein with a molecular weight of about 35000 was detected specifically under biotinylated stalovacin conditions.
タンパク質の同定
ゲル内消化は、Moritaらの方法(Proteomics 2006, 6, 5880-5890)に従った。電気泳動ゲルから目的とするタンパク質バンドを切り出し、トリプシンとリジルエンドペプチダーゼでゲル内消化した。回収された消化ペプチドは、0.1%ギ酸に溶解し、高速液体クロマトグラフ質量分析装置(ブルカーダルトニクス)で質量分析した。ペプチドは、溶媒A:0.1%ギ酸、溶媒B:0.1%ギ酸、80%アセト二トリルを用いて、5%B(0−5分)、5−60%B(5−35分)、60−100%B(35−35.1分)、100%B(35.1−45分)、100−5%B(45−45.1分)のグラジエント溶出法で分離した。続いて、得られたマススペクトルからタンパク質同定ソフトウエアMascot(マトリックスサイエンス)を用いてタンパク質を同定した。検索条件は、データベース:NCBInr、種:staphylococcus aureus、酵素:トリプシン、許容される未切断部位数:1箇所とした。Mascot検索結果を表1に、MSMSマススペクトルを図2に示す。その結果、SA0962(配列番号1;GenBank:NP_374231)をスタロバシン結合候補分子として同定した。
Protein Identification In-gel digestion was according to the method of Morita et al. (Proteomics 2006, 6, 6, 5880-5890). The target protein band was excised from the electrophoresis gel and digested in gel with trypsin and lysyl endopeptidase. The collected digested peptide was dissolved in 0.1% formic acid and subjected to mass spectrometry using a high performance liquid chromatograph mass spectrometer (Bruker Daltonics). Peptides were prepared using 5% B (0-5 min), 5-60% B (5-35 min) using solvent A: 0.1% formic acid, solvent B: 0.1% formic acid, 80% acetonitryl. ), 60-100% B (35-35.1 minutes), 100% B (35.1-45 minutes), and 100-5% B (45-45.1 minutes). Subsequently, the protein was identified from the obtained mass spectrum using protein identification software Mascot (Matrix Science). The search conditions were as follows: database: NCBInr, species: staphylococcus aureus, enzyme: trypsin, number of permissible uncut sites: one. The Mascot search results are shown in Table 1, and the MSMS mass spectrum is shown in FIG. As a result, SA0962 (SEQ ID NO: 1; GenBank: NP — 374231) was identified as a stalovacin binding candidate molecule.
SA0962のクローニング
KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)に登録されたS.aureus NCTC8325株の塩基配列をもとに、S.aureus SA0962遺伝子の全長を増幅するようにオリゴヌクレオチドプライマーNFR0962−S(配列番号2)と0962−TCS−AS(配列番号3)を作成した。これらのプライマーDNAを用いて、S.aureus RN4220 ゲノムDNAを鋳型にしたPCRを行った。NFR0962−Sプライマーと0962−TCS−ASプライマー各50pmolを用いて1回目のPCRを行ない、その後、アガロース電気泳動による分離と精製を行い、1,227bpのDNA断片を含む領域を切り出した。上記のPCR反応は、94℃、15秒、60℃、30秒、68℃、30秒を1サイクルとする、計30サイクルで行った。
Cloning of SA0962 S. cerevisiae registered in KEGG (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes). Based on the nucleotide sequence of Aureus NCTC8325 strain, S. aureus Oligonucleotide primers NFR0962-S (SEQ ID NO: 2) and 0962-TCS-AS (SEQ ID NO: 3) were prepared so as to amplify the full length of the Aureus SA0962 gene. Using these primer DNAs, S. PCR was performed using aureus RN4220 genomic DNA as a template. The first PCR was performed using 50 pmol of each of NFR0962-S primer and 0962-TCS-AS primer, and then separation and purification by agarose electrophoresis were performed to cut out a region containing a 1,227 bp DNA fragment. The PCR reaction was carried out in 30 cycles, with 94 ° C, 15 seconds, 60 ° C, 30 seconds, 68 ° C, 30 seconds as one cycle.
無細胞合成用SA0962−Hisタグのベクター構築
PCR法にて増幅した大腸菌無細胞蛋白質合成用ベクターpIVEX3.1の(1)MCS上流にあるT7プロモータとShine−Dalgarno配列を含む遺伝子断片RTS−Nfr、(2)MCS下流のスロンビン認識配列(TCS)、6x His tag配列、T7ターミネータを含む遺伝子断片RTS−TCS−Cfr−His 各5ngと上記「SA0962のクローニング」で取得したSA0962遺伝子40ngを用いて、overlap extension PCR法にて無細胞合成用断片を調製した。PCRには、SA0962遺伝子を含む無細胞合成用断片全長を増幅するようにオリゴヌクレオチドプライマーRTS−Nfr−S(配列番号4)とRTS−Cfr−AS(配列番号5)を設計して用いた。上記のPCR反応は、94℃、15秒、55℃、30秒、68℃、2分を1サイクルとする、計35サイクルの条件で行った。この無細胞合成用の遺伝子断片をアガロース電気泳動による分離と精製を行い、1,582 bpのDNA断片を含む領域を切り出した。pCR−BluntII−TOPO(登録商標)ベクターにTAクローニングで導入したが、蛋白質翻訳領域の上流に1塩基変異が認められたため、変異導入PCR法により変異を修正し、アンピシリン耐性遺伝子を有する組み換えプラスミドNfr−SA0962−TCS−His−pCR−BluntII−TOPOを得た。
Vector construction of SA0962-His tag for cell-free synthesis (1) Gene fragment RTS-Nfr containing T7 promoter and Shine-Dalgarno sequence upstream of MCS of E. coli cell-free protein synthesis vector pIVEX3.1 amplified by PCR (2) Gene fragment RTS-TCS-Cfr-His each containing 5 ng of thrombin recognition sequence (TCS), 6x His tag sequence, T7 terminator downstream of MCS and 40 ng of SA0962 gene obtained in the above-mentioned "cloning of SA0962", A fragment for cell-free synthesis was prepared by overlap extension PCR. In PCR, oligonucleotide primers RTS-Nfr-S (SEQ ID NO: 4) and RTS-Cfr-AS (SEQ ID NO: 5) were designed and used so as to amplify the entire length of the cell-free synthesis fragment containing the SA0962 gene. The above PCR reaction was performed under the conditions of a total of 35 cycles, with 94 ° C., 15 seconds, 55 ° C., 30 seconds, 68 ° C. and 2 minutes as one cycle. The gene fragment for cell-free synthesis was separated and purified by agarose electrophoresis, and a region containing a 1,582 bp DNA fragment was excised. Although introduced into the pCR-BluntII-TOPO (registered trademark) vector by TA cloning, a single-base mutation was found upstream of the protein translation region. Therefore, the mutation was corrected by a mutation-introducing PCR method, and the recombinant plasmid Nfr having an ampicillin resistance gene was used. -SA0962-TCS-His-pCR-BluntII-TOPO was obtained.
ウエスタンブロッティング
上記「SDSポリアクリルアミド電気泳動」の記述に従い電気泳動後、分離されたタンパク質をPVDF膜に転写した。次に、ウエスタンブロッティングは、ohtaらの方法(Biochimica et Biophysica Acta 1788(2009) 1099-1107)を一部改変し実施した。ブロッキングを、5%スキムミルク、0.1%Tween20を含むTBSで行った後、Hisタグ融合タンパク質の検出には、1次抗体にラビット抗Hisタグポリクローナル抗体(サンタクルズ)、2次抗体に西洋ワサビペルオキシダーゼが結合した抗ウサギIgG抗体(GEヘルスケア)、検出試薬に化学発光試薬ECLplus(GEヘルスケア)を用いた。化学発光量の測定には、LAS3000(富士フィルム)を使用した。
Western blotting After electrophoresis according to the description of “SDS polyacrylamide electrophoresis” above, the separated protein was transferred to a PVDF membrane. Next, Western blotting was performed by partially modifying the method of Ohta et al. (Biochimica et Biophysica Acta 1788 (2009) 1099-1107). After blocking with TBS containing 5% skim milk and 0.1
SA0962−Hisタグの無細胞合成
無細胞合成は,大腸菌無細胞蛋白質合成キット RTS100 E.coli HY kit (5 Prime社)を用いてin vitro無細胞翻訳系のバッチ法にて行った。翻訳反応液には、キット附属の大腸菌濃縮細胞抽出液、反応ミックス、20アミノ酸のほかに、無細胞合成用プラスミドベクター、プロテアーゼ阻害剤カクテル(ロシュ・アプライドサイエンス)、MembraneMax(インビトロジェン)を添加し、専用インキュベータ(ロシュ・ダイアグノスティクス)中25μLスケールで30℃、16時間、200rpmで振とうして反応させた。標的遺伝子の発現は抗His×5抗体を用いたウエスタンブロッティングにより確認した。以下のアッセイには4℃で15,000xg、 5分遠心した翻訳反応上清を用いた。
Cell-free synthesis of SA0962-His tag Cell-free synthesis was performed using the E. coli cell-free protein synthesis kit RTS100 E. coli. The in vitro cell-free translation system batch method was performed using E. coli HY kit (5 Prime). In addition to the Escherichia coli concentrated cell extract attached to the kit, reaction mix, and 20 amino acids, the translation reaction solution contains a cell-free synthesis plasmid vector, protease inhibitor cocktail (Roche Applied Science), and MembraneMax (Invitrogen). The reaction was carried out by shaking at 200 rpm at 30 ° C. for 16 hours in a 25 μL scale in a dedicated incubator (Roche Diagnostics). The expression of the target gene was confirmed by Western blotting using an anti-His × 5 antibody. In the following assay, a translation reaction supernatant centrifuged at 15,000 × g for 5 minutes at 4 ° C. was used.
無細胞合成SA0962−Hisタグのスタロバシン結合評価
無細胞合成SA0962−Hisタグとビオチン化スタロバシンを用いて、上記「スタロバシン結合タンパク質の精製」にて記述した方法に従い、スタロバシン結合画分を調製した。結合したSA0962−Hisタグは、上記「ウエスタンブロティング」にて記述した方法で検出した。結果を図3に示す。Mock条件に比べ、ビオチン化スタロバシン条件では、有意にSA0962−Hisタグが検出された。またその結合は、スタロバシンで阻害されたことから、SA0962はスタロバシンと特異的に結合することを確認した。
Cell-free synthetic SA0962-His tag stalovacin binding evaluation Using cell-free synthetic SA0962-His tag and biotinylated stalovacin, a stalovacin-binding fraction was prepared according to the method described in "Purification of stalobacin-binding protein" above. The bound SA0962-His tag was detected by the method described in the above “Western blotting”. The results are shown in FIG. Compared to the Mock condition, the SA0962-His tag was significantly detected under the biotinylated stalobacin condition. Moreover, since the binding was inhibited by stalovacin, it was confirmed that SA0962 specifically binds to stalovacin.
SA0962発現誘導プラスミドの構築
S.aureus RN4220株のゲノムDNAをテンプレートとし、SA0962 ORFの完全長のPCR増幅を行った。この際、両端にはSmiI、NotIの制限酵素サイトを付与したプライマーを使用した。このPCR断片およびxylRとxylOを持つベクターpSR1000を、それぞれ制限酵素SmiI、NotIで切断し、ライゲーションを行った。精製後、エレクトロポレーションにより、S.aureus RN4220株へ導入した。クロラムフェニコール含有TSA培地上に生えてきたコロニーについてPCRを行い、インサートの挿入を確認した。このコロニーをクロラムフェニコール含有TSB液体培地にて培養し、ミニプレップ法によりプラスミドの抽出、精製を行うことで、SA0962(配列番号48)発現誘導用プラスミドを得た。得られたプラスミドについて、シーケンス解析を行い、正しい配列を有することを確認した。
Construction of SA0962 expression induction plasmid
S. A full-length PCR amplification of the SA0962 ORF was performed using the genomic DNA of the Aureus RN4220 strain as a template. At this time, primers provided with restriction sites for SmiI and NotI were used at both ends. This PCR fragment and the vector pSR1000 having xylR and xylO were cleaved with restriction enzymes SmiI and NotI, respectively, and ligated. After purification, S. cerevisiae was electroporated. It was introduced into the aureus RN4220 strain. PCR was performed on colonies that had grown on the chloramphenicol-containing TSA medium to confirm insertion of the insert. This colony was cultured in a chloramphenicol-containing TSB liquid medium, and the plasmid was extracted and purified by the miniprep method to obtain a SA0962 (SEQ ID NO: 48) expression-inducing plasmid. The obtained plasmid was subjected to sequence analysis and confirmed to have the correct sequence.
黄色ブドウ球菌の形態変化観察
野生型のS.aureus RN4220株、SA1888欠失株、SA0962の温度感受性株TS3021をHIA(Heart Infusion Agar)〔組成:1.0重量% 500gのウシ心臓の浸出液、1.0重量%トリプトース、0.5重量% 塩化ナトリウム、1.5重量% 寒天(pH7.4±0.2)〕スラント培地へ植菌し、RN4220株、SA1888欠失株は37℃で、TS3021は30℃で48時間培養した。1エーゼ分の菌を10mLの滅菌水で懸濁後、表面が乾燥したスクロース含有CGPY〔0.5重量%グルコース、1重量%バクトペプトン、0.01重量%酵母エキス、0.6重量%リン酸水素ナトリウム、0.3重量%塩化ナトリウム、0.3重量%リン酸二水素カリウム、0.01重量%塩化マグネシウム・六水和物、0.2重量%塩化アンモニウム、0.015重量%硫酸ナトリウム、0.12重量%スクロース、0.2重量%寒天(pH7.0)〕平板に全面行き渡るように流し、余分な菌液は除いた。37℃のインキュベータ内で15分間表面を乾燥させ、スタロバシン(10,000μg/mL DMSO溶液20mLを、抗生物質検定用ペーパーディスク6mm薄手にしみこませ、37℃のインキュベータで30分乾燥させたもの)を置き、37℃で培養した。24時間後、スタロバシン影響下にあるろ紙・阻止円周辺およびスタロバシンの影響を受けていないプレート辺縁の菌について、寒天フィルムで転写してスライドガラスに載せ、顕微鏡で菌の形態を観察した。その結果、RN4220およびSA1888欠失株は、阻止円付近のスタロバシン影響下では細胞が肥大し、プレート周辺のスタロバシンの影響を受けない部分では無変化であった。一方、TS3021はスタロバシン非存在下でも、細胞が肥大し、スタロバシン作用時と同様の形態を示した(図4)。
Observation of morphological changes in Staphylococcus aureus aureus RN4220 strain, SA1888 deletion strain, SA0962 temperature sensitive strain TS3021 HIA (Heart Infusion Agar) [Composition: 1.0 wt% 500 g bovine heart exudate, 1.0 wt% tryptose, 0.5 wt% chloride Sodium, 1.5% by weight agar (pH 7.4 ± 0.2)] Inoculated into slant medium, RN4220 strain and SA1888-deficient strain were cultured at 37 ° C., and TS3021 was cultured at 30 ° C. for 48 hours. Suspension of bacteria for 1 ase in 10 mL of sterilized water, and surface dried CGPY containing 0.5% by weight glucose, 1% by weight bactopeptone, 0.01% by weight yeast extract, 0.6% by weight phosphorus Sodium oxyhydrogen, 0.3 wt% sodium chloride, 0.3 wt% potassium dihydrogen phosphate, 0.01 wt% magnesium chloride hexahydrate, 0.2 wt% ammonium chloride, 0.015 wt% sulfuric acid Sodium, 0.12% by weight sucrose, 0.2% by weight agar (pH 7.0)] was poured over the entire surface of the plate, and the excess bacterial solution was removed. The surface was dried for 15 minutes in a 37 ° C. incubator, and stalovacin (20 mL of a 10,000 μg / mL DMSO solution was soaked in a 6 mm thin paper disc for antibiotic testing and dried in a 37 ° C. incubator for 30 minutes). And incubated at 37 ° C. Twenty-four hours later, the bacteria around the filter paper / inhibitory circle under the influence of stalovacin and the edge of the plate not affected by stalovacin were transferred with an agar film and placed on a slide glass, and the morphology of the bacteria was observed with a microscope. As a result, in the RN4220 and SA1888-deficient strains, the cells were enlarged under the influence of stalovacin near the inhibition circle, and remained unchanged in the portion not affected by stalovacin around the plate. On the other hand, TS3021 showed the same form as that at the time of stanovasin action because the cells were enlarged even in the absence of stanovasin (FIG. 4).
続いて、エレクトロポレーションによりTS3021へSA0962の発現誘導プラスミドを導入し、クロラムフェニコール含有TSA培地上に生えてきたコロニーについてPCRを行い、インサートの挿入を確認した。
RN4220株をHIAプレートへ植菌し、37℃で、SA0962発現誘導プラスミド導入TS3021株をクロラムフェニコール含有HIAプレートへ植菌し、30℃で、それぞれ24時間培養した。通常のCGPY平板培地と0.5%キシロース含有CGPY平板培地を用意し、1エーゼ分の菌を10mLの滅菌水で懸濁後、表面が乾燥したCGPY平板培地およびキシロース含有CGPY平板培地それぞれに、全面行き渡るように流し、余分な菌液は除いた。37℃のインキュベータ内で24時間培養後、寒天フィルムでプレート上の細胞を転写してスライドガラスに載せ、顕微鏡で菌の形態を観察した。
Subsequently, SA0962 expression-inducing plasmid was introduced into TS3021 by electroporation, and PCR was performed on colonies that had grown on the chloramphenicol-containing TSA medium to confirm insertion of the insert.
The RN4220 strain was inoculated into an HIA plate, and the SA0962 expression-inducing plasmid-introduced TS3021 strain was inoculated into a chloramphenicol-containing HIA plate at 37 ° C. and cultured at 30 ° C. for 24 hours. Prepare a normal CGPY plate medium and a 0.5% xylose-containing CGPY plate medium, and suspend the bacteria for 1 ase in 10 mL of sterilized water, and then dry the surface of the CGPY plate medium and the xylose-containing CGPY plate medium respectively. Rinse the entire surface and remove the excess fungus. After culturing in a 37 ° C. incubator for 24 hours, the cells on the plate were transferred with an agar film and placed on a slide glass, and the morphology of the bacteria was observed with a microscope.
その結果、RN4220株の細胞形態はキシロースの有無に関わらず無変化であった。一方、SA0962発現誘導プラスミド導入TS3021株は、キシロース非含有培地では細胞が肥大し、スタロバシン作用時と同様の形態を呈したが、キシロース含有培地では細胞の肥大が見られず、野性株であるRN4220とほぼ同様の形態に戻った(図5)。菌体に温度感受性をもたらすSA0962遺伝子の変異は、野生株に対するスタロバシン作用と同じ表現形になった。また、SA0962温度感受性株に正常なSA0962を相補することにより、正常な表現系に戻った。このことから、スタロバシンの作用点は、SA0962である可能性が示された。 As a result, the cell morphology of the RN4220 strain was unchanged regardless of the presence or absence of xylose. On the other hand, the TS0921 expression-introduced plasmid-introduced plasmid TS3021 strain was enlarged in a xylose-free medium and exhibited the same morphology as that of stalovacin action, but no cell enlargement was observed in a xylose-containing medium. It returned to the almost same form (FIG. 5). Mutation of the SA0962 gene, which brings temperature sensitivity to the cells, became the same phenotype as stalovacin action on the wild type strain. In addition, normal SA0962 was complemented to the SA0962 temperature-sensitive strain to return to the normal expression system. From this, it was shown that the action point of stalobacin may be SA0962.
黄色ブドウ球菌のスタロバシン感受性解析
野生型のS.aureus RN4220株、SA0962の温度感受性株TS3021をTSA培地に、TS3021へベクターpSR1000を導入したmock株、TS3021へSA0962発現誘導プラスミドを導入した株をクロラムフェニコール含有TSA培地に塗布し、RN4220は37℃で、それ以外の3株は30℃で、それぞれ一晩培養し、CAMHB(陽イオン調整Mueller−Hinton broth)〔組成:22.5mg/LCa2+、11.25mg/L Mg2+、0.2重量%牛肉エキス、1.75重量%カゼインの酸消化物、0.15重量%可溶性澱粉(pH7.3±0.1)〕で5×106CFU/mLになるように希釈した。一方、スタロバシンの2倍希釈系列を96穴プレート上で作製した。96穴プレートの各穴に0.5%キシロース含有CAMHBを80μL、スタロバシンの2倍希釈液を10μL、5×106CFU/mLの菌液を10μL加えてよく混ぜ、TS3021の生育が可能かつ高温による影響を受けていると予測される37℃で約17時間インキュベートした。
Analysis of Staphylocin Susceptibility of Staphylococcus aureus Aureus RN4220 strain, SA0962 temperature-sensitive strain TS3021 was applied to TSA medium, mock strain in which vector pSR1000 was introduced into TS3021, and strain in which SA0962 expression-inducing plasmid was introduced into TS3021, was applied to TSA medium containing chloramphenicol. Each of the other 3 strains was cultured overnight at 30 ° C. at C. C., and each of the strains was cultured overnight. CAMHB (cation adjusted Mueller-Hinton broth) [Composition: 22.5 mg / LCa 2+ , 11.25 mg / L Mg 2+ , 0.2 % By weight beef extract, 1.75% by weight acid digest of casein, 0.15% by weight soluble starch (pH 7.3 ± 0.1)] and diluted to 5 × 10 6 CFU / mL. On the other hand, a 2-fold dilution series of stalobacin was prepared on a 96-well plate. In each well of a 96-well plate, 80 μL of 0.5% xylose-containing CAMHB, 10 μL of 5 × 10 6 CFU / mL of a 2-fold diluted solution of stalobacin, and well mixed, TS3021 can grow and high temperature Incubated at 37 ° C. for about 17 hours, which is expected to be affected by
その結果、TS3021株およびmock株ではスタロバシン感受性が顕著に増大し、野性株であるRN4220株とのMIC値の差はそれぞれ8倍、16倍であった。一方、 TS3021へSA0962発現誘導プラスミドを導入した株のMICはRN4220と同じ値であった(図6)。つまりSA0962を相補することで、SA0962のTS株のスタロバシン感受性は、野生株同程度まで戻った。このことは、SA0962がスタロバシンの標的である可能性を強く示唆した。 As a result, the TS3021 strain and the mock strain showed markedly increased stalovacin sensitivity, and the difference in MIC value from the wild strain RN4220 strain was 8 times and 16 times, respectively. On the other hand, the MIC of the strain in which the SA0962 expression-inducing plasmid was introduced into TS3021 was the same as that of RN4220 (FIG. 6). That is, by complementing SA0962, the stanovasin sensitivity of the SA0962 TS strain returned to the same level as the wild strain. This strongly suggested that SA0962 may be a target for stalobacin.
実施例2 抗SA0963抗体の作製
免疫原の調製と免疫
SA0962の部分ペプチド(配列番号48の41‐65:1/2ループ)のC末端にシステインを導入したペプチドを合成した(配列番号6)。合成したペプチド10mgを5mM EDTAを含む0.1Mリン酸緩衝液(pH6.0)に溶解したものと、10mgのImject Maleimide‐Activated mcKLH(Thermo社製)を1mlの5mM EDTAを含む0.1Mリン酸緩衝液(pH6.0)に溶解したものとを混合し、室温にて4時間、さらに、4℃で一晩反応させた。上記の混合液を蒸留水に対して透析後に、凍結乾燥し、SA0962部分ペプチド‐KLH複合体を得た。これを免疫原に用いた。調製したSA0962ペプチド−KLH複合体100μgをフロイント完全アジュバントと共に4週齢A/J Jms Slc雌マウス5匹に腹腔内投与し、初回免疫とした。その後、21日後、42日後、63日後にSA0962部分ペプチド−KLH複合体100μgをフロイント不完全アジュバントと共に投与し、追加免疫とした。その後、抗体価の上昇を認めたマウスにSA0962部分ペプチド−KLH複合体100μgを生理食塩水0.1mlに縣濁した溶液を腹腔内投与し、最終免疫とした。
Example 2 Preparation of anti-SA0963 antibody Preparation and immunization of immunogen A peptide in which a cysteine was introduced into the C-terminal of a partial peptide of SA0962 (41-65: 1/2 loop of SEQ ID NO: 48) was synthesized (SEQ ID NO: 6). 10 mg of the synthesized peptide dissolved in 0.1 M phosphate buffer (pH 6.0) containing 5 mM EDTA and 10 mg of Immediate-Activated mcKLH (manufactured by Thermo) 0.1 ml containing 1 ml of 5 mM EDTA What was dissolved in an acid buffer solution (pH 6.0) was mixed and reacted at room temperature for 4 hours and further at 4 ° C. overnight. The above mixture was dialyzed against distilled water and then lyophilized to obtain SA0962 partial peptide-KLH complex. This was used as an immunogen. 100 μg of the prepared SA0962 peptide-KLH complex was intraperitoneally administered to 5 4-week-old A / J Jms Slc female mice together with Freund's complete adjuvant for initial immunization. Thereafter, 100 μg of SA0962 partial peptide-KLH complex was administered together with Freund's incomplete adjuvant 21 days, 42 days, and 63 days later for booster immunization. Thereafter, a solution in which 100 μg of SA0962 partial peptide-KLH complex was suspended in 0.1 ml of physiological saline was intraperitoneally administered to mice in which an increase in antibody titer was observed, and final immunization was performed.
SA0962部分ペプチドのビオチン標識
合成したSA0962部分ペプチド0.4mgを0.4mlの5mM EDTAを含む0.1Mリン酸緩衝液(pH6.0)に溶解したものと、160μgのMaleimide‐PEO2‐biotin(Thermo社製)を80μlの蒸留水に溶解したものとを混合し、室温で2時間反応後に、逆相HPLCにてビオチン標識されたSA0962部分ペプチドを精製した。
Biotin labeling of SA0962 partial peptide 0.4 mg of synthesized SA0962 partial peptide dissolved in 0.4 ml of 0.1 M phosphate buffer (pH 6.0) containing 5 mM EDTA, and 160 μg of Maleimide-PEO2-biotin (Thermo Was dissolved in 80 μl of distilled water and reacted at room temperature for 2 hours, and then biotinylated SA0962 partial peptide was purified by reverse phase HPLC.
ハイブリドーマの作製
最終免疫の3日後に脾臓を摘出し、脾臓細胞を回収した。脾臓細胞とマウスミエローマ細胞(p3×63−Ag8.U1、東京腫瘤研究所)を50%のポリエチレングリコール4000を用いて融合させ、ヒポキサンチン、アミノプテリン、及びチミジンを含む培地で選択した。
Preparation of hybridoma Three days after the final immunization, the spleen was removed and spleen cells were collected. Spleen cells and mouse myeloma cells (p3 × 63-Ag8.U1, Tokyo Mass Research Institute) were fused with 50% polyethylene glycol 4000 and selected in a medium containing hypoxanthine, aminopterin, and thymidine.
SA0962抗体の選定
細胞融合10日後に特異抗体産生細胞のスクリーニングを行った。スクリーニングに用いたイムノアッセイは以下の通りである。384穴マイクロタイタープレート(ヌンク社製)の各ウェルに0.35μgの抗マウスIgG抗体(Jackson ImmunoResearch社製)を含むトリス緩衝液(50mM Tris−HCl、pH7.5)を35μl加えて4℃で16時間固定した。これらのウェルを90μlの洗浄液(0.01% Tween20を含む生理食塩水)で1回洗浄した後、ブロックエース(大日本製薬社製)を200μl加えて室温で2時間放置して、ブロッキングを行った(抗マウスIgG抗体固相化プレート)。各ウェルを90μlの洗浄液で1回洗浄した後、15μlのハイブリドーマ培養上清を加え、室温で2時間反応させた。次に各ウェルを90μlの洗浄液で3回洗浄した後に、0.05ngのビオチン標識SA0962部分ペプチドと2ngのEu‐labeled Streptavidin(PerkinElmer社製)を含む15μlのDELFIA Assay Buffer(PerkinElmer社製)を加え、4℃で16時間反応させた。次に各ウェルを90μlの洗浄液で3回洗浄した後に、25μlのDELFIA Enhancement solution(PerkinElmer社製)を添加して、時間分解蛍光をEnVision(PerkinElmer社)により測定した。スクリーニングの結果から、SA0962部分ペプチドと反応したハイブリドーマの中から、無細胞合成により調製したSA0962蛋白質と結合するクローンを得た。
Selection of SA0962 antibody Specific antibody-producing cells were screened 10 days after cell fusion. The immunoassay used for the screening is as follows. 35 μl of Tris buffer (50 mM Tris-HCl, pH 7.5) containing 0.35 μg of anti-mouse IgG antibody (Jackson ImmunoResearch) was added to each well of a 384-well microtiter plate (Nunk) at 4 ° C. Fixed for 16 hours. These wells were washed once with 90 μl of a washing solution (saline containing 0.01% Tween 20), and then 200 μl of Block Ace (Dainippon Pharmaceutical Co., Ltd.) was added and left at room temperature for 2 hours for blocking. (Anti-mouse IgG antibody-immobilized plate). Each well was washed once with 90 μl of washing solution, and then 15 μl of hybridoma culture supernatant was added and reacted at room temperature for 2 hours. Next, after each well was washed three times with 90 μl of washing solution, 15 μl of DELFIA Assay Buffer (PerkinElmer) containing 0.05 ng of biotin-labeled SA0962 partial peptide and 2 ng of Eu-labeled Streptavidin (manufactured by PerkinElmer) was added. The reaction was carried out at 4 ° C. for 16 hours. Next, after each well was washed three times with 90 μl of washing solution, 25 μl of DELFIA Enhancement solution (manufactured by PerkinElmer) was added, and time-resolved fluorescence was measured by EnVision (PerkinElmer). From the results of screening, clones that bind to the SA0962 protein prepared by cell-free synthesis were obtained from the hybridomas that reacted with the SA0962 partial peptide.
SA0962抗体によるSA0962とスタロバシンの結合阻害試験
384穴マイクロタイタープレート(ヌンク社製)の各ウェルに0.15μgの抗C2タグ抗体を含むリン酸緩衝生理食塩水(pH7.2)を15μl加えて4℃で16時間固定した。これらのウェルを90μlの洗浄液(0.01% Tween20を含む生理食塩水)で1回洗浄した後、ブロックエース(大日本製薬社製)を200μl加えて室温で2時間放置して、ブロッキングを行った。各ウェルを90μlの洗浄液で1回洗浄した後、15μlのSA0962−C2タグを加え、室温で2時間反応させた。次に各ウェルを90μlの洗浄液で3回洗浄した後に、ビオチン標識スタロバシンとSA0962抗体を含む緩衝液A(0.5%ウシ血清アルブミン、0.01%Tween80、0.05% Proclin150、0.15M NaClを含む50mMトリス緩衝液、pH7.4)とHRP標識ストレプトアビジンを含む緩衝液Aを加え、4℃で16時間反応させた。次に各ウェルを90μlの洗浄液で3回洗浄した後に、15μlのTMB+−Substrate−Chromogen(DAKO社製)を添加して室温で30分間発色させた後に、15μlの0.05Mの硫酸を添加し反応を停止し、450nmにおける吸光度を測定した。スクリーニングの結果、Control IgG存在下でのSA0962とスタロバシンの結合を100%とし、抗体濃度100μg/mlで40%以上の結合阻害活性を示した抗体は、11E8、23C7、11B11だった。その結果を図7に示す。
SA0962 antibody binding inhibition test of SA0962 and stalobacin 15 μl of phosphate buffered saline (pH 7.2) containing 0.15 μg of anti-C2 tag antibody was added to each well of a 384-well microtiter plate (manufactured by Nunk). Fix at 16 ° C. for 16 hours. These wells were washed once with 90 μl of a washing solution (saline containing 0.01% Tween 20), and then 200 μl of Block Ace (Dainippon Pharmaceutical Co., Ltd.) was added and left at room temperature for 2 hours for blocking. It was. Each well was washed once with 90 μl of washing solution, and then 15 μl of SA0962-C2 tag was added and reacted at room temperature for 2 hours. Next, each well was washed three times with 90 μl of washing solution, and then buffer A (0.5% bovine serum albumin, 0.01
抗SA0962抗体のアミノ酸配列
抗SA0962抗体(11E8、23C7、11B11)について、常法を用いて可変領域の配列を決定した。
11E8の重鎖(配列番号7)、軽鎖(配列番号8)を図8に示す。
23C7の重鎖(配列番号9)、軽鎖(配列番号10)を図9に示す。
11B11の重鎖(配列番号11)、軽鎖(配列番号12)を図10に示す。
Amino Acid Sequence of Anti-SA0962 Antibody For the anti-SA0962 antibody (11E8, 23C7, 11B11), the sequence of the variable region was determined using a conventional method.
The heavy chain (SEQ ID NO: 7) and light chain (SEQ ID NO: 8) of 11E8 are shown in FIG.
The heavy chain (SEQ ID NO: 9) and light chain (SEQ ID NO: 10) of 23C7 are shown in FIG.
The heavy chain (SEQ ID NO: 11) and light chain (SEQ ID NO: 12) of 11B11 are shown in FIG.
実施例3 SA0962ペプチド実験
ペプチドの合成
Fmoc法によるペプチド固相合成法によってSA0962のアミノ酸配列である配列番号48の344−355(C末アミド体:9/10ループの一部)(配列番号13)を合成し、逆相HPLC精製後、凍結乾燥して目的物を得た。収量8.9mg(収率10%)、ESI−MS:実測値[M+H]+=1187.6(理論値[M+H]+ =1187.7)。
Example 3 Synthesis of SA0962 Peptide Experimental Peptides 344-355 (C-terminal amide: part of 9/10 loop) of SEQ ID NO: 48, which is the amino acid sequence of SA0962, by peptide solid phase synthesis by Fmoc method (SEQ ID NO: 13) Was purified by reverse-phase HPLC, and then lyophilized to obtain the desired product. Yield 8.9 mg (10% yield), ESI-MS: Found [M + H] + = 1187.6 (Theoretical [M + H] + = 1187.7).
無細胞合成用SA0962−C2タグのベクター構築
コラーゲン2型ネオエピトープタグ(C2タグ)を付加したSA0962遺伝子の構築を行った。まず、Nfr−SA0962−TCS−His−pCR−BluntII−TOPO(登録商標)を鋳型にPCRで線状化した。このPCRには、フォワード側がSA0962VP3(配列番号14)、リバース側がSA0962VP2(配列番号15)のプライマーを用いた。PCRは98℃10秒、60℃15秒、72℃45秒を1サイクルとする計30サイクルで行った。次に、pET15b−p15(HXB2)−Colを鋳型にCol2タグ領域をPCRで増幅した。このPCRには、フォワード側がCol2ifF2(配列番号16)、リバース側がCol2ifR(配列番号17)のプライマーを用いた。PCRは98℃10秒、60℃15秒、72℃45秒を1サイクルとする計30サイクルで行った。線状化ベクターとインサート断片をIn−Fusion Advantageにて融合し、SA0962−TCS−C2−pCR−BluntII−TOPOを得た。
Construction of SA0962-C2 tag vector for cell-free synthesis The SA0962 gene to which a
SA0962−C2タグの無細胞合成
SA0962−C2タグ遺伝子を上記「SA0962−Hisタグの無細胞合成」の記述に従い、無細胞合成した。
Cell-free synthesis of SA0962-C2 tag The SA0962-C2 tag gene was cell-free synthesized according to the description in “Cell-free synthesis of SA0962-His tag” above.
結合阻害実験
ストレプトアビジンが固相化された96穴プレートを使用し、ビオチン化スタロバシンとSA0962の結合を評価した。以下に、1穴あたりの実験条件を示す。
まず、ビオチン化スタロバシンの固定化のために、0.05%Tween20を含むTBS100μLとビオチン化スタロバシン25pmolを加え、室温、1時間インキュベートし、ビオチン化スタロバシンを固定化した。未固定ビオチン化スタロバシンを除くため、0.05% Tween20を含むTBSで3回洗浄した。2%スキムミルク、0.05% Tween20を含むTBSで室温、1時間ブロッキング後、TBS100μL、TBSで25倍希釈した無細胞合成SA0962−Hisタグ 5μL、スタロバシンもしくはSA0962部分合成ペプチド50μgを加え、室温で1時間インキュベートした。0.2%DDMを含むTBSでプレートを洗浄した後、西洋ワサビペルオキシダーゼ融合抗C2タグ抗体0.25μg、0.5%スキムミルク、0.2% DDMを含むTBSを加え、室温で1時間インキュベートした。再度、TBSで洗浄後、3,3´,5,5´−Tetramethylbenzidine(TMB)基質 100μLを加え、遮光して室温でインキュベートした。15分後、0.2mol/Lの硫酸100μLを加え、反応を終了させた。結合したSA0962−C2タグ量は、625nmの吸光度で定量した。結果を図11に示す。
Binding Inhibition Experiment A 96-well plate on which streptavidin was immobilized was used to evaluate the binding between biotinylated stalovacin and SA0962. The experimental conditions per hole are shown below.
First, for the immobilization of biotinylated stalovacin, 100 μL of TBS containing 0.05
スタロバシンとSA0962の結合活性が1.4に対し、合成ペプチドを共存させると結合活性が1.2に低下したことから、合成ペプチド(配列番号13)は,スタロバシンとSA0962の結合を阻害することを確認した。この結果からスタロバシンは、SA0962の9/10ループとその近傍に相互作用すると思われる。
同様に、1/2ループ、3/4ループ、5/6ループ、7/8ループについてもペプチドを合成し、結合阻害実験を行ったが、該ペプチドは結合阻害を示さなかった。
Since the binding activity of stalovacin and SA0962 decreased to 1.4 when the synthetic peptide coexists, the synthetic peptide (SEQ ID NO: 13) inhibits the binding of stalobacin and SA0962. confirmed. This result suggests that stalobacin interacts with the SA0962 9/10 loop and its vicinity.
Similarly, peptides were synthesized for 1/2 loop, 3/4 loop, 5/6 loop, and 7/8 loop, and a binding inhibition experiment was conducted, but the peptide showed no binding inhibition.
実施例4 SA0962と複合体候補分子の検証
菌体内発現用SA0962−C2タグのベクター構築
SA0962のC末端側にC2タグが付加された配列を有するプラスミドNfr−SA0962−TCS−His−pCR−Blunt II−TOPOをテンプレートとしてPCRを行い、SA0962 ORFのC末端側にC2タグ配列が融合した断片を得た。この際、両端にSmiI、NotIの制限酵素サイトを付与したプライマーを使用した。このPCR断片、およびxylRとxylOを持つベクター pSR1000を、制限酵素SmiI、NotIで切断し、ライゲーションを行った。精製後、エレクトロポレーションにより、S.aureus RN4220株へ導入した。クロラムフェニコール含有TSA培地上に生えてきたコロニーについてPCRを行い、インサートの挿入を確認した。このコロニーをクロラムフェニコール含有TSB液体培地にて培養し、ミニプレップ法によりプラスミドの抽出、精製を行うことで、SA0962−C2タグ発現誘導用プラスミドを得た。得られたプラスミドについて、シーケンス解析を行い、正しい配列を有することを確認した。
Example 4 Verification of SA0962 and complex candidate molecule Vector construction of SA0962-C2 tag for intracellular expression
PCR was performed using plasmid Nfr-SA0962-TCS-His-pCR-Blunt II-TOPO having a sequence with a C2 tag added to the C-terminal side of SA0962, and the C2 tag sequence was fused to the C-terminal side of SA0962 ORF. A fragment was obtained. At this time, primers provided with SmiI and NotI restriction enzyme sites at both ends were used. This PCR fragment and the vector pSR1000 having xylR and xylO were cleaved with restriction enzymes SmiI and NotI and ligated. After purification, S. cerevisiae was electroporated. It was introduced into the aureus RN4220 strain. PCR was performed on colonies that had grown on the chloramphenicol-containing TSA medium to confirm insertion of the insert. This colony was cultured in a chloramphenicol-containing TSB liquid medium, and a plasmid for SA0962-C2 tag expression induction was obtained by extracting and purifying the plasmid by the miniprep method. The obtained plasmid was subjected to sequence analysis and confirmed to have the correct sequence.
SA0962−C2タグ強制発現したSA0962温度感受性株の構築
SA0962−C2タグ発現誘導プラスミドをSA0962温度感受性株へエレクトロポレーションにより導入し、C2タグ融合SA0962発現温度感受性株を構築した。導入したプラスミドはxylRとxylOを持つため、この株をキシロース存在下で培養することでC2タグ融合SA0962を強制発現させた。
Construction of SA0962 temperature-sensitive strain forcibly expressing SA0962-C2 tag The SA0962-C2 tag expression-inducing plasmid was introduced into the SA0962 temperature-sensitive strain by electroporation to construct a C2-tag fusion SA0962 expression temperature-sensitive strain. Since the introduced plasmid has xylR and xylO, C2 tag fusion SA0962 was forcibly expressed by culturing this strain in the presence of xylose.
SA0962−C2タグを強制発現したSA0962温度感受性株の培養
培養は、上記「黄色ブドウ球菌SA1888欠失株の培養」に記した方法を一部改変して行った。まず、菌株をLB液体培地500mLで一晩振とう培養後、その培養液を30μg/mLクロラムフェニコールを含むTSB液体培地(3%トリプティックソイブロス)15Lに加え、37℃でジャーファーメンターによる培養を行った。625nmの吸光度が1.0に到達した時点で集菌し、菌体を洗浄した後回収した。
Cultivation of SA0962 temperature-sensitive strain forcibly expressing SA0962-C2 tag Cultivation was carried out by partially modifying the method described in “Cultivation of S. aureus SA1888-deficient strain” above. First, the strain was cultured with shaking in 500 mL of LB liquid medium overnight, and then the culture solution was added to 15 L of TSB liquid medium (3% Tryptic Soy Broth) containing 30 μg / mL chloramphenicol. Culture was performed. When the absorbance at 625 nm reached 1.0, the cells were collected and collected after washing the cells.
抗C2タグ抗体のFab化およびビオチン標識体の調製
2.7mgの2型コラーゲンのネオエピトープ断片(C2タグ)に対する抗体(Clinica Chimica Acta, 2012, in press, Development of a novel immunoassay for the measurement of type II collagen neoepitope generated by collagenase cleavage)を含む酢酸緩衝液(pH4.2)に、60μgのペプシン(ロシュ社製)を加え、37℃、24時間反応した。反応液からゲルろ過HPLCによりF(ab´)2を含む画分を分取した。0.1mMの2‐mercaptoethylamine hydrochloride(ナカライテスク社製)を40μl添加し、37℃で2時間反応した。反応液からゲルろ過HPLCによりFab´を含む画分を分取した。その後、Maleimide‐PEO2‐biotin(Thermo社製)を添加し、4℃で24時間反応した。反応液からゲルろ過HPLCによりビオチン標識Fab´を含む画分を分取し、抗C2タグ抗体‐Fab‐ビオチン体とした。
Preparation of Fab of anti-C2 tag antibody and preparation of biotin-labeled antibody 2.7 mg of antibody against
抗C2タグFab抗体固定化ビーズの作製
ビオチン化抗C2タグFab抗体2μgは、ストレプトアビジン磁性ビーズと室温、15分間転倒混和して固定化した。磁石を用いて上清を除去した後、ビーズとビオチン溶液(2mM biotin、1.47mM KH2PO4、8.1mM Na2HPO4、2.68mM KCl、136.89mM NaCl、pH7.4)を再混合し、室温、15分間転倒混和で未反応のストレプトアビジンをブロックした。ビーズは、0.2%DDMを含むTBSで3回洗浄した後、使用するまで4℃で保存した。
Preparation of anti-C2 tag Fab antibody-immobilized
SA0962結合タンパク質の精製
膜画分の調製ならびに可溶化は、上記「膜画分の調製」と「膜画分の可溶化」の記述に従い実施した。以降の磁性ビーズと上清の分画操作は、磁石を用いて行った。まず、可溶化上清と抗C2タグFab抗体固定化ビーズを4℃、12時間転倒混和した。スタロバシンによる結合阻害条件では、終濃度0.1mg/mLになるようにスタロバシンを共存させた。上清を除いた後、ビーズを0.2% DDMを含むTBSで3回洗浄した。次に、ビーズを0.1unitトロンビン(シグマ・アルドリッチ)、0.1% Rapigest(ウォーターズ)を含む100mM 重炭酸アンモニウムと混合し4℃、12時間転倒混和後、SA0962結合タンパク質画分として上清を回収した。
Purification of SA0962-binding protein Membrane fraction preparation and solubilization were performed according to the descriptions of “Preparation of membrane fraction” and “Solubilization of membrane fraction” above. Subsequent fractionation of the magnetic beads and supernatant was performed using a magnet. First, the solubilized supernatant and the anti-C2 tag Fab antibody-immobilized beads were mixed by inversion at 4 ° C. for 12 hours. Under the binding inhibition condition by stalovacin, stalovacin was allowed to coexist so that the final concentration was 0.1 mg / mL. After removing the supernatant, the beads were washed 3 times with TBS containing 0.2% DDM. Next, the beads were mixed with 100 mM ammonium bicarbonate containing 0.1 unit thrombin (Sigma Aldrich) and 0.1% Rapigest (Waters), mixed by inverting at 4 ° C. for 12 hours, and the supernatant was obtained as a SA0962 binding protein fraction. It was collected.
SA0962結合タンパク質の溶液内酵素消化
SA0962結合タンパク質画分に終濃度5mM ジチオトレイトールを加え、60℃、30分還元処理後、更に終濃度15mM ヨウドアセトアミドを加え、室温、遮光、30分アルキル化処理を行った。次に、0.5μgリジルエンドペプチダーゼを加え37℃、12時間インキュベート、続いて0.5μgトリプシンを加えて37℃、3時間インキュベートし、酵素消化した。
Enzymatic digestion of SA0962 binding protein in solution Add final concentration of 5 mM dithiothreitol to the SA0962 binding protein fraction, reduce at 60 ° C for 30 minutes, and then add final concentration of 15 mM iodoacetamide, alkylate for 30 minutes at room temperature, protected from light Went. Next, 0.5 μg lysyl endopeptidase was added and incubated at 37 ° C. for 12 hours. Subsequently, 0.5 μg trypsin was added and incubated at 37 ° C. for 3 hours, followed by enzyme digestion.
ペプチドの精製
消化ペプチド溶液に終濃度0.5%TFAを加え37℃、45分インキュベート後、15,000xg、5分遠心し、Rapigestを分解除去した。次に、上清からJuri Rappsilberらの方法(Anal. Chem. 2003, 75, 663−670)に従い、ペプチドを精製した。得られたペプチド溶液は、遠心エバポレーターで乾固した。
Purification of Peptide A final concentration of 0.5% TFA was added to the digested peptide solution and incubated at 37 ° C. for 45 minutes, followed by centrifugation at 15,000 × g for 5 minutes to decompose and remove Rapigest. Next, the peptide was purified from the supernatant according to the method of Juri Rapsilber et al. (Anal. Chem. 2003, 75, 663-670). The obtained peptide solution was dried by a centrifugal evaporator.
SA0962結合タンパク質の同定
上記「タンパク質同定」の内容を一部改変して実施した。回収された消化ペプチドは、0.1%ギ酸に溶解し、高速液体クロマトグラフ質量分析装置で質量分析した。ペプチドの分離条件は、溶媒A:0.1%ギ酸、溶媒B:0.1%ギ酸、80%アセト二トリルを用いて、5%B(0−5分)、5−60%B(5−125分)、60−100%B(125−125.1分)、100%B(125.1−135分)、100−5%B(135−135.1分)とした。得られたマススペクトルからタンパク質同定ソフトウエアMascotを用いてタンパク質を同定した後、エクセル(Microsoft)を用いて、スタロバシン存在下もしくは非存在下の差分解析を、同定されたペプチド配列を元に実施した。差分解析結果から得られたスタロバシン存在下で結合が阻害されるタンパク質のリストを表2に示す。
Identification of SA0962 binding protein The content of the above "protein identification" was partially modified. The recovered digested peptide was dissolved in 0.1% formic acid and subjected to mass spectrometry using a high performance liquid chromatograph mass spectrometer. Peptide separation conditions were as follows: solvent A: 0.1% formic acid, solvent B: 0.1% formic acid, 80% acetonitryl, 5% B (0-5 minutes), 5-60% B (5 -125 minutes), 60-100% B (125-125.1 minutes), 100% B (125.1-135 minutes), and 100-5% B (135-15.1 minutes). After identifying the protein from the obtained mass spectrum using the protein identification software Mascot, a differential analysis in the presence or absence of stalovacin was performed based on the identified peptide sequence using Microsoft (Microsoft). . Table 2 shows a list of proteins whose binding is inhibited in the presence of stalobacin obtained from the difference analysis results.
以上の結果から、スタロバシン存在下で結合が阻害される候補分子として17分子を同定した。
このリストには、細胞分裂装置divisomeとしてSA0962と相互作用する可能性があるSA1027とSA1119が含まれたことから、スタロバシンの作用機序は、細胞分裂装置divisome形成の阻害であることが予想された。
Based on the above results, 17 molecules were identified as candidate molecules whose binding is inhibited in the presence of stalobacin.
Since this list includes SA1027 and SA1119, which may interact with SA0962 as the cell division device divisome, it was expected that the mechanism of action of stalobacin was inhibition of cell division device disome formation. .
スタロバシン存在下におけるSA0962結合タンパク質の定量比較
「SA0962結合タンパク質の同定」から得た細胞分裂装置divisome形成に関与するSA0962、SA1027、SA1119について、スタロバシンあり/なしの条件で定量比較を行った。解析方法は、「SA0962結合タンパク質の同定」の内容を一部変更して実施した。まず、SA0962を定量するには、SA0962として同定されたペプチド(配列番号45)の、プリカーサーイオンm/z916.0をMSMSして得られるプロダクトイオンm/z1017.5について測定した。同様に、SA1027では、同定されたペプチド(配列番号46)のプリカーサーイオンm/z1075.6から得られるプロダクトイオンm/z933.5、SA1119は同定されたペプチド(配列番号47)のプリカーサーイオンm/z902.4から得られるプロダクトイオンm/z1223.7を測定した。
Quantitative comparison of SA0962 binding protein in the presence of stalovacin Quantitative comparison was performed on SA0962, SA1027, and SA1119 involved in the formation of the cell division apparatus divome obtained from “Identification of SA0962 binding protein” with or without staobacin. The analysis method was carried out by partially changing the content of “Identification of SA0962 binding protein”. First, in order to quantify SA0962, the product ion m / z 1017.5 obtained by MSMS of the precursor ion m / z 916.0 of the peptide identified as SA0962 (SEQ ID NO: 45) was measured. Similarly, in SA1027, the product ion m / z 933.5 obtained from the precursor ion m / z 1075.6 of the identified peptide (SEQ ID NO: 46), SA1119 is the precursor ion m / z of the identified peptide (SEQ ID NO: 47). The product ion m / z 1223.7 obtained from z902.4 was measured.
その結果、SA0962量は、スタロバシンのあり/なしに相関して変化しなかった。一方で、SA1027,SA1119は、スタロバシンありの条件で検出されなかった。このことから、SA0962とSA1027、またSA0962とSA1119の結合がスタロバシンで阻害されたと考えられた。(図12) As a result, the amount of SA0962 did not change in correlation with the presence or absence of stalobacin. On the other hand, SA1027 and SA1119 were not detected under the condition with stalobacin. From this, it was considered that the binding of SA0962 and SA1027, and SA0962 and SA1119 was inhibited by stalovacin. (Fig. 12)
SA1027のクローニングと無細胞合成用ベクター構築
配列情報(GTOP BAB42279.1)に従い、SA1027蛋白質翻訳領域の5´末端配列とSwaI認識配列を含むプライマーNdeI−SA1027−Fwd(配列番号18)及び3´末端の配列とNotI認識配列を含むプライマーXhoI−SA1027−Rev(配列番号19)を設計した。次に、これらのプライマーDNAを用いて、S.aureus RN4220 ゲノムDNAを鋳型にしたPCRを行った。PCRは、98℃10秒、60℃15秒、72℃45秒を1サイクルとする計30サイクルで行った。このPCR反応で増幅されたDNA断片をNdeIおよびXhoIで37℃、120分間処理し、その後アガロース電気泳動による分離と精製を行って、1,323 bpとのDNA断片を含む領域を切り出し、あらかじめNdeIおよびXhoIを用いて調製しておいた開環済みのpET21a(+)ベクターに導入し、アンピシリン耐性遺伝子を有する組み換えプラスミドSA1027−pET21a(+)を得た
SA1027 cloning and cell-free synthesis vector construction According to sequence information (GTOP BAB422279.1), primers NdeI-SA1027-Fwd (SEQ ID NO: 18) and 3 ′ end containing 5 ′ end sequence of SA1027 protein translation region and SwaI recognition sequence A primer XhoI-SA1027-Rev (SEQ ID NO: 19) containing the sequence of I and a NotI recognition sequence was designed. Next, using these primer DNAs, S. cerevisiae. PCR was performed using aureus RN4220 genomic DNA as a template. PCR was performed in a total of 30 cycles, with 98 ° C. for 10 seconds, 60 ° C. for 15 seconds, and 72 ° C. for 45 seconds. The DNA fragment amplified by this PCR reaction was treated with NdeI and XhoI at 37 ° C. for 120 minutes, then subjected to separation and purification by agarose electrophoresis, and a region containing a DNA fragment of 1,323 bp was excised. And introduced into an open pET21a (+) vector prepared using XhoI to obtain a recombinant plasmid SA1027-pET21a (+) having an ampicillin resistance gene.
SA1027−Hisタグの無細胞合成
SA1027−TCS−Hisタンパク質の無細胞合成は、上記「SA0962−Hisタグの無細胞合成」に記した方法を一部改変して行った。まず、キット附属の大腸菌濃縮細胞抽出液、反応ミックス、20アミノ酸、プラスミドSA1027−pET21a(+)、プロテアーゼ阻害剤カクテル、0.67% Brij58(登録商標)(ポリエチレングリコールモノセチルエーテル)を混合し、30℃、4時間、200rpmで振とうして反応させた。以下のアッセイには4℃で15000xg、15分遠心した翻訳反応上清を用いた。
Cell-free synthesis of SA1027-His tag The cell-free synthesis of SA1027-TCS-His protein was carried out by partially modifying the method described in “SA0962-His tag cell-free synthesis” above. First, E. coli concentrated cell extract attached to the kit, reaction mix, 20 amino acids, plasmid SA1027-pET21a (+), protease inhibitor cocktail, 0.67% Brij58 (registered trademark) (polyethylene glycol monocetyl ether), The reaction was carried out by shaking at 200 rpm for 4 hours at 30 ° C. In the following assay, a translation reaction supernatant centrifuged at 15000 × g for 15 minutes at 4 ° C. was used.
SA0962−C2タグとSA1027−Hisタグの結合実験
SA0962とSA1027の相互作用は、無細胞合成された両分子によるプルダウンアッセイにより確認した。プルダウンアッセイは、まずマウス抗ペンタHisモノクローナル抗体(キアゲン)1μgとProtein G磁性ビーズ(Dynabeads(登録商標) Protein G, インビトロジェン)10μgを混合して抗体を固定した。続いて、抗体固定化ビーズ、SA0962−C2タグおよびSA1027−Hisタグの無細胞翻訳反応液上清・各4μL、0.2% DDMを含むTBS緩衝液を混合し最終スケール250μLで4℃、16時間転倒混和した。ビーズを回収し、0.2% DDMを含むTBS緩衝液で洗浄した後、DTTを含むSDS−ポリアクリルアミド電気泳動サンプルバッファー中37℃、30分の加熱処理により、ビーズに結合したSA0962−C2を溶出した。スタロバシンとの競合実験は、SA0962−C2とSA1027−Hisを混合する際に25ngのスタロバシンを共存させた。溶出画分に含まれるSA0962−C2量は、一次抗体をマウス抗C2タグモノクローナル抗体とするウエスタンブロッティングで行った。その結果を図13に示す。
Binding experiment of SA0962-C2 tag and SA1027-His tag The interaction between SA0962 and SA1027 was confirmed by pull-down assay using both molecules synthesized without cell. In the pull-down assay, first, 1 μg of mouse anti-pentaHis monoclonal antibody (Qiagen) and 10 μg of Protein G magnetic beads (Dynabeads (registered trademark) Protein G, Invitrogen) were mixed to immobilize the antibody. Subsequently, antibody-immobilized beads, SA0962-C2 tag and SA1027-His tag cell-free translation reaction supernatant, 4 μL each, and TBS buffer containing 0.2% DDM were mixed, and the final scale was 250 μL at 4 ° C., 16 Mix by inversion for an hour. The beads were collected, washed with TBS buffer containing 0.2% DDM, and then subjected to heat treatment at 37 ° C. for 30 minutes in an SDS-polyacrylamide electrophoresis sample buffer containing DTT to remove SA0962-C2 bound to the beads. Eluted. In a competition experiment with stalovacin, 25 ng of stalovacin was allowed to coexist when SA0962-C2 and SA1027-His were mixed. The amount of SA0962-C2 contained in the eluted fraction was determined by Western blotting using a primary antibody as a mouse anti-C2 tag monoclonal antibody. The result is shown in FIG.
SA1027を固定化したプルダウンアッセイ条件でのみ、SA0962はSA1027と相互作用し、共沈したことが確認された。また、スタロバシン存在下で両者の結合が弱まることから、スタロバシンはSA0962とSA1027の相互作用を阻害することで細胞分裂装置divisomeの形成を阻害し、強力な抗菌活性を発揮すると考えられた。 It was confirmed that SA0962 interacted with SA1027 and coprecipitated only under the pull-down assay conditions in which SA1027 was immobilized. In addition, since the binding between the two is weakened in the presence of stalovacin, it was considered that stalovacin inhibits the formation of the cell division apparatus divome by inhibiting the interaction between SA0962 and SA1027, and exerts a strong antibacterial activity.
実施例5 SA0962の生存必須性の確認
温度感受性突然変異株による相補性試験
SA0962の生存必須性を確認するために、黄色ブドウ球菌RN4220株の温度感受性突然変異株TS3021を用いて以下のような実験を行った。温度感受性突然変異株とは、具体的には、30℃では増殖できるが44℃で増殖できないような突然変異株のことである。
S.aureus RN4220株のゲノムDNAをテンプレートとし、SA0962 ORFの完全長のPCR増幅を行った。増幅断片を、制限酵素SmiIおよびNotIで処理し、シャトルベクターpSR1000上に挿入することでSA0962発現誘導プラスミドを構築した。このプラスミドは、xylRとxylOを持つため、キシロースにより、SA0962の発現を誘導することが可能である。
上記プラスミドをTS3021にエレクトロポレーション法で導入した。得られた菌液をB2 broth〔組成:1重量%カザミノ酸、2.5重量% 酵母エキス、0.1重量% リン酸水素二カリウム、0.5重量% グルコース、2.5重量% 塩化ナトリウム(pH 7.5)〕で30℃にて1時間培養後、クロラムフェニコール含有TSA(Tryptic Soy Agar)〔組成:1.5重量% カゼインの膵液消化物、0.5重量% 大豆のパパイン消化物、0.5重量% 塩化ナトリウム、1.5重量% 寒天 (pH7.3±0.2)〕培地に塗布し、30℃で1日間培養した。上記平板培地上、形成されたコロニーを単離し、SA0962発現誘導プラスミドの導入されたTS3021の組換え株を獲得した。
また、対照のためにpSR1000をTS3021へ導入した株を上記と同様の方法で作製した。
作製した2種類の組換え株の懸濁液を、クロラムフェニコールおよびキシロース含有TSA培地にそれぞれ2枚ずつ播種し、一方を30℃で、他方を44℃で1日間培養した。
Example 5 Confirmation of Survival Essentiality of SA0962 Complementation Test with Temperature Sensitive Mutant To confirm the essentiality of survival of SA0962, the following experiment was conducted using a temperature sensitive mutant TS3021 of S. aureus RN4220 strain. Went. A temperature-sensitive mutant is specifically a mutant that can grow at 30 ° C but cannot grow at 44 ° C.
S. A full-length PCR amplification of the SA0962 ORF was performed using the genomic DNA of the Aureus RN4220 strain as a template. The amplified fragment was treated with restriction enzymes SmiI and NotI, and inserted into the shuttle vector pSR1000 to construct an SA0962 expression-inducing plasmid. Since this plasmid has xylR and xylO, expression of SA0962 can be induced by xylose.
The above plasmid was introduced into TS3021 by electroporation. B2 broth [composition: 1 wt% casamino acid, 2.5 wt% yeast extract, 0.1 wt% dipotassium hydrogen phosphate, 0.5 wt% glucose, 2.5 wt% sodium chloride (PH 7.5)] after culturing at 30 ° C. for 1 hour, chloramphenicol-containing TSA (Tryptic Soy Agar) [Composition: 1.5 wt% casein pancreatic juice digest, 0.5 wt% soybean papain Digested product, 0.5 wt% sodium chloride, 1.5 wt% agar (pH 7.3 ± 0.2)] was applied to the medium and cultured at 30 ° C. for 1 day. The formed colonies were isolated on the above plate medium to obtain a TS3021 recombinant strain into which the SA0962 expression-inducing plasmid was introduced.
For control purposes, a strain in which pSR1000 was introduced into TS3021 was prepared in the same manner as described above.
Two suspensions of the prepared two types of recombinant strains were seeded on a chloramphenicol and xylose-containing TSA medium, and one of them was cultured at 30 ° C. and the other at 44 ° C. for 1 day.
その結果、pSR1000を導入した株、つまりSA0962の発現誘導を行っていない株は、30℃では生育したものの、44℃では生育しなかった。一方、SA0962の発現誘導を行った組換え株は、30℃、44℃いずれの条件下でも生育できた。これにより、SA0962を相補することでTS3021の温度感受性が消失することが確認された(表3)。 As a result, the strain into which pSR1000 was introduced, that is, the strain not induced to induce expression of SA0962 grew at 30 ° C, but did not grow at 44 ° C. On the other hand, the recombinant strain in which SA0962 expression was induced could grow under both conditions of 30 ° C and 44 ° C. This confirmed that the temperature sensitivity of TS3021 disappeared by complementing SA0962 (Table 3).
以上のことから、TS3021の温度感受性はSA0962遺伝子上に生じた突然変異によりもたらされたものであることが分かり、SA0962は黄色ブドウ球菌の増殖において必要不可欠な遺伝子であることが明らかになった。 From the above, it was found that the temperature sensitivity of TS3021 was caused by the mutation generated on the SA0962 gene, and it was revealed that SA0962 is an essential gene in the growth of S. aureus. .
実施例6 SA1027の生存必須性の確認
SA1027遺伝子欠失プラスミドの構築
黄色ブドウ球菌RN4220株から、慣用の方法で染色体DNAを単離した。得られた染色体DNAを鋳型にSA1026及びSA1028の一部をPCR法により増幅し、得られた各断片を温度感受性ベクタープラスミドpCL52.1に組み込み、黄色ブドウ球菌RN4220染色体上SA1027遺伝子欠失プラスミドとした。
Example 6 Confirmation of SA1027 Survival Essentiality Construction of SA1027 Gene Deletion Plasmid Chromosomal DNA was isolated from S. aureus RN4220 strain by a conventional method. A part of SA1026 and SA1028 was amplified by PCR method using the obtained chromosomal DNA as a template, and each of the obtained fragments was incorporated into a temperature sensitive vector plasmid pCL52.1 to obtain a SA1027 gene deletion plasmid on S. aureus RN4220 chromosome. .
SA1027遺伝子欠失プラスミドの染色体への挿入株の構築
得られたSA1027遺伝子欠失プラスミドをSteve Schenkらの方法(FEMS Microbiol Lett., 94, page 133−138)に従って、黄色ブドウ球菌RN4220株に導入した。得られた形質転換体のコロニーを拾い、生理食塩水に懸濁し、テトラサイクリン含有NYE寒天培地〔組成:1重量% カザミノ酸、0.5重量% 酵母エキス、0.5重量% 塩化ナトリウム、1.5重量% 寒天〕に塗布し、42℃にて培養した。得られたコロニーについてPCR法にてSA1027遺伝子欠失プラスミドがSA1026側で染色体上に挿入されたことを確認した。
Construction of SA1027 Gene Deletion Plasmid Insertion Strain into Chromosome The resulting SA1027 gene deletion plasmid was introduced into S. aureus RN4220 according to the method of Steve Schenk et al. (FEMS Microbiol Lett., 94, page 133-138). . A colony of the obtained transformant was picked up, suspended in physiological saline, and tetracycline-containing NYE agar medium [Composition: 1% by weight casamino acid, 0.5% by weight yeast extract, 0.5% by weight sodium chloride, 1. 5% by weight agar] and cultured at 42 ° C. About the obtained colony, it confirmed that the SA1027 gene deletion plasmid was inserted on the chromosome by SA1026 side by PCR method.
黄色ブドウ球菌SA1027遺伝子発現調節プラスミドの構築
染色体DNAを鋳型にSA1027遺伝子をPCR法により増幅し、得られた断片を発現調節プラスミドベクターpSR1000に組み込み、黄色ブドウ球菌RN4220のSA1027遺伝子発現調節プラスミドとした。
Construction of S. aureus SA1027 gene expression control plasmid The SA1027 gene was amplified by PCR using chromosomal DNA as a template, and the resulting fragment was incorporated into an expression control plasmid vector pSR1000 to obtain a SA1027 gene expression control plasmid of S. aureus RN4220.
黄色ブドウ球菌SA1027遺伝子発現調節株の構築
得られたSA1027遺伝子発現調節プラスミドは、上記「SA1027遺伝子欠失プラスミドの染色体への挿入株の構築」と同様の方法で、SA1027遺伝子欠失プラスミド挿入株に導入した。得られた形質転換体のコロニーを拾い、クロラムフェニコール及びキシロース含有LB液体培地〔組成:1重量% バクトトリプトン、0.5重量% 酵母エキス、1重量% 塩化ナトリウム(pH7.0)〕中で42℃にて培養して、クロラムフェニコール及びキシロース含有NYE寒天培地に塗布、培養した。ついで、生じたコロニーを、クロラムフェニコール及びキシロース含有NYE寒天培地及びテトラサイクリン及びキシロース含有NYE寒天培地にレプリカ法で播種した。続いて、レプリカプレートを42℃で培養し、テトラサイクリン感受性の株を選抜し、純化を実施した。その結果、得られた菌株についてPCR法にて、染色体DNA上のSA1027遺伝子の欠失を確認した株を黄色ブドウ球菌SA1027遺伝子発現調節株として得た。また、同時に染色体上のSA1027遺伝子が欠失されず、RN4220株と同様の遺伝子型になった株を復帰株として得た。
Construction of Staphylococcus aureus SA1027 gene expression control strain The obtained SA1027 gene expression control plasmid was transformed into the SA1027 gene deletion plasmid insertion strain in the same manner as in the above-mentioned "construction of SA1027 gene deletion plasmid insert into the chromosome". Introduced. A colony of the obtained transformant was picked up, and LB liquid medium containing chloramphenicol and xylose [Composition: 1% by weight bactotryptone, 0.5% by weight yeast extract, 1% by weight sodium chloride (pH 7.0)] The cells were cultured at 42 ° C. in a medium, and applied to a chloramphenicol and xylose-containing NYE agar medium and cultured. Then, the resulting colonies were inoculated by replica method on NYE agar medium containing chloramphenicol and xylose and NYE agar medium containing tetracycline and xylose. Subsequently, the replica plate was cultured at 42 ° C., and tetracycline sensitive strains were selected and purified. As a result, a strain in which deletion of the SA1027 gene on the chromosomal DNA was confirmed by the PCR method was obtained as a S. aureus SA1027 gene expression regulatory strain. At the same time, a strain in which the SA1027 gene on the chromosome was not deleted and had the same genotype as that of the RN4220 strain was obtained as a revertant strain.
黄色ブドウ球菌SA1027タンパク質の必須性の確認
得られたSA1027遺伝子発現調節株及び復帰株をクロラムフェニコール及びキシロース含有NYE寒天培地上で37℃にて一晩線形培養し、ついでミューラーヒントン液体培地〔組成:0.2重量% 牛肉エキス、1.75重量% カゼインー酸加水分解ペプトン、0.15重量% 可溶性澱粉〕中に懸濁した。一方で、親株であるRN4220株も同様にキシロース含有NYE寒天培地上で培養し、ついでミューラーヒントン液体培地に希釈した。得られた各懸濁液を希釈し、ミューラーヒントン液体培地及びキシロース含有ミューラーヒントン液体培地を分注した96穴プレートにそれぞれ接種し、35℃で培養した。菌の生育は、波長595nmの濁度で確認した。キシロース非添加条件の結果を図14に、キシロース添加条件の結果を図15に示す。
Confirmation of Essentiality of S. aureus SA1027 Protein The obtained SA1027 gene expression-regulated strain and revertant strain were linearly cultured overnight at 37 ° C. on a chloramphenicol- and xylose-containing NYE agar medium, and then Mueller Hinton liquid medium [ Composition: 0.2 wt% beef extract, 1.75 wt% caseinate hydrolyzed peptone, 0.15 wt% soluble starch]. On the other hand, the parent strain RN4220 was similarly cultured on a xylose-containing NYE agar medium and then diluted in Mueller Hinton liquid medium. Each of the obtained suspensions was diluted and inoculated into a 96-well plate into which Mueller Hinton liquid medium and xylose-containing Mueller Hinton liquid medium were dispensed, and cultured at 35 ° C. The growth of the fungus was confirmed by turbidity at a wavelength of 595 nm. The result of the xylose non-addition condition is shown in FIG. 14, and the result of the xylose addition condition is shown in FIG.
キシロース非添加条件では、SA1027遺伝子発現調節株は明らかにRN4220株及び復帰株よりも生育が抑制されていることが確認された。一方で、キシロース添加条件では、SA1027遺伝子発現調節株はRN4220株及び復帰株と同様の生育を示した。SA1027遺伝子発現調節株の僅かな生育については、キシロース非存在下でも、わずかにSA1027遺伝子発現調節プラスミドからSA1027遺伝子が発現し、遺伝子欠失を相補するためと考えられた。以上の結果より、黄色ブドウ球菌においてSA1027タンパク質は増殖に必須のタンパク質であることが確認された。 It was confirmed that under the condition where xylose was not added, the growth of the SA1027 gene expression-regulated strain was clearly suppressed as compared to the RN4220 strain and the reversion strain. On the other hand, under the xylose addition conditions, the SA1027 gene expression-regulated strain showed the same growth as the RN4220 strain and the reverted strain. The slight growth of the SA1027 gene expression-regulated strain was considered to be because the SA1027 gene was slightly expressed from the SA1027 gene expression-regulating plasmid even in the absence of xylose to complement the gene deletion. From the above results, it was confirmed that SA1027 protein is an essential protein for growth in Staphylococcus aureus.
本発明のスクリーニング方法により、新規作用メカニズムを持つ抗菌剤をスクリーニングすることができる。該方法により、スペクトルが広く、強力な抗菌活性を持つ新規な抗菌剤を得ることができる。 By the screening method of the present invention, an antibacterial agent having a novel action mechanism can be screened. By this method, a novel antibacterial agent having a broad spectrum and strong antibacterial activity can be obtained.
Claims (5)
該FtsWまたはその部分ペプチドと結合する被検物質を選択する工程
を含む、抗菌剤のスクリーニング方法。 A method for screening an antibacterial agent, comprising the steps of bringing FtsW or a partial peptide thereof into contact with a test substance, and selecting a test substance that binds to the FtsW or a partial peptide thereof.
該ポリペプチドと、FtsWまたはその部分ペプチドとの結合を阻害する被検物質を選択する工程
を含む、抗菌剤のスクリーニング方法。 Contacting one or more polypeptides selected from the group consisting of FtsQ, FtsK and their partial peptides with FtsW or its partial peptides in the presence of a test substance, and said polypeptide, FtsW or its partial peptides A method for screening an antibacterial agent, the method comprising a step of selecting a test substance that inhibits binding to the antibody.
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