ホストプロテアゼを阻害する微生物から派生した反応性代謝物の発見
Chun-Jun Guo1, Fang-Yuan Chang2, Thomas P Wyche3
1Department of Bioengineering and Therapeutic Sciences and California Institute for Quantitative Biosciences, University of California, San Francisco, San Francisco, CA 94158, USA.
腸内細菌はヒトのプロテアゼを阻害する 新しいピラジノン分子を産生します この発見は 合成生物学を用いて 主体生物学における 重要な微生物媒介体を明らかにしています
科学分野:
- 微生物学
- 分子生物学
- 生物化学
背景:
- 腸内微生物群は宿主の生物学に大きな影響を及ぼしますが,特定の分子媒介者はほとんど知られていません.
- これまでに特定された細菌の非リボソームペプチド合成酵素の遺伝子群は,腸内微生物群に広く分布しています.
- これらの遺伝子クラスターを理解することは 宿主の健康に対する 微生物の貢献を解読するのに 極めて重要です
研究 の 目的:
- 腸内微生物群に存在する細菌の非リボソームペプチド合成酵素の遺伝子群の機能を調査する.
- これらの遺伝子クラスターでコード化された分子とその生物学的活動を特定する.
- 培養不可能な腸内細菌の代謝の可能性を研究するための新しい方法を探求する.
主な方法:
- 非リボソームペプチド合成酵素の遺伝子群を特定するための細菌ゲノムのバイオ情報分析.
- モデル生物 (Escherichia coli,Bacillus subtilis) で選択された遺伝子クラスターの異質表現
- プロテアゼ阻害試験を含む,発現した分子の活性を特徴付ける生化学的試験.
主要な成果:
- 遺伝子クラスタの発現により,ピラジノーンとジヒドロピラジノンが得られました.
- 特定された47のクラスターのうち少なくとも1つは,ヒト微生物群プロジェクト (Human Microbiome Project) の便サンプルの88%で発見され,宿主コロニー化中に転写された.
- 活性分子は,ヒトカテープシンを標的とした強力なプロテアース抑制活性を持つペプチドアルデヒドとして特定されました.
結論:
- バクテリアの非リボソームペプチド合成酵素の遺伝子群は,生物活性なピラジノーンとジヒドロピラジノーンをコードする.
- これらの微生物代謝産物,特にペプチドアルデヒドは,強力なプロテアース阻害剤として作用し,宿主タンパク質に影響を与えます.
- バイオインフォマティクス,合成生物学,異質表現の組み合わせにより,腸内微生物の機能的ゲノミクスが効果的に解明される.
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