5‑クロロトリプトファン含有抗生物質のメタボロゲノミクス支援型ハイスループットスクリーニングによる発見

科学分野:

• 微生物学および天然物創薬
• 薬剤耐性および開発

背景:

• アクチノマイセタ科細菌は、抗菌性天然物（NP）の豊富な供給源である。
• これらの細菌からの抽出物および画分ライブラリは、新しい薬物リードの同定に価値がある。
• 新規抗グラム陰性菌抗生物質リードが緊急に必要とされている。

研究 の 目的:

• 抗グラム陰性菌抗生物質活性を持つ新規天然物の発見。
• 工学的な*エシェリヒア・コリ*株を用いたハイスループットスクリーニング（HTS）の利用。
• インビボ活性を持つNPの進化の活用。

主な方法:

• ヒト（Trm5）または細菌（TrmD）のm1G37 tRNAメチルトランスフェラーゼを発現する*E. coli*株を用いた細胞ベースの表現型HTSが開発された。
• HTSは、アクチノマイセタ科抽出物および画分の大規模ライブラリ（14,635株からの46,031抽出物、28,739画分）に適用された。
• メタボロゲノミクス解析を用いて、活性化合物を同定および特性評価した。

主要な成果:

• 2種のアクチノマイセタ科細菌抽出物は、*trmD*を発現する*E. coli*株に対して選択的な阻害を示した。
• 5-クロロトリプトファンが、選択的活性の原因となる共通の代謝物として同定された。
• 5-クロロトリプトファンが、新規非ペプチドDを含む、抗生物質非リボソームペプチドファミリーであるロンギカテナマイシンおよび非ペプチドに組み込まれていることがリンクされた。この非ペプチドDは、グラム陰性病原菌に対して広範なスペクトル活性を持つ。

結論:

• 新規HTS戦略は、アクチノマイセタ科細菌から新規抗グラム陰性菌抗生物質リードを成功裏に同定した。
• 5-クロロトリプトファンとその非ペプチドへの組み込みの発見は、細菌NPの既知の化学を拡張する。
• 非ペプチドDは、困難なグラム陰性病原菌に対して活性を持つ有望な新規抗生物質候補を表す。