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J-GLOBAL ID：201702248512684180   整理番号：17A0598323

Escherichia coli L28Rジヒドロ葉酸レダクターゼ変異体における基質親和性の増加がトリメトプリム耐性を引き起こす

Increased substrate affinity in the Escherichia coli L28R dihydrofolate reductase mutant causes trimethoprim resistance

著者 (6件)： Abdizadeh Haleh (Faculty of Engineering and Natural Sciences, Sabanci University, Istanbul, Turkey. [e-mail]) ,  Tamer Yusuf Talha ,  Acar Omer ,  Toprak Erdal ,  Atilgan Ali Rana ,  Atilgan Canan
資料名： Physical Chemistry Chemical Physics  (Physical Chemistry Chemical Physics)
巻： 19  号： 18  ページ： 11416-11428  発行年： 2017年 
JST資料番号： A0271C  ISSN： 1463-9076  CODEN： PPCPFQ  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： イギリス (GBR)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： ジヒドロ葉酸レダクターゼ(DHFR)は細胞代謝に必須の役割を持つユビキタス酵素であり,ジヒドロ葉酸をプリンおよびチミジン合成の前駆体であるテトラヒドロ葉酸に還元する。それゆえ,抗バクテリア拮抗阻害剤であるトリメトプリムなどの葉酸代謝拮抗剤をターゲットとしたいくつかのDHFRが開発され,治療に用いられている。葉酸代謝拮抗剤耐性の発現は薬物効果を減少させ,公衆衛生上の共通問題となっている。この薬剤耐性問題の解決には耐性に関わるDHFR構造の変化の理解とそれに基づく新しい手段の開発が必要である。ここでは,野生型とトリメトプリム耐性L28R変異体型Escherichia coli DHFRの構造および動的特性を基質とその阻害剤トリメトプリムの存在下で調べた。分子動力学シミュレーションにより,野生型およびL28R変異体について,DHFRの活性部位での配座空間,ループ動力学および水素結合分布を決定した。同時に,酵素反応のkcat,Km,およびKi値を等温滴定熱量測定により求め,トリメトプリム結合に対するエントロピーとエンタルピー効果を区別して報告する。拮抗阻害剤に対する耐性を持つ変異体は一般的には酵素の基質と阻害剤に対する親和性を無差別に減少させるが,L28R変異体は独特な耐性機構を示した。阻害剤と基質に対する結合親和性の野生型と変異体での違いは少ないが,L28R変異体では新しく生じた余分のDHFのアミノベンゾイルグルタミン酸テールとの水素結合により,基質と生成物の解離障壁が増加し,その結果L28R変異体では,酵素-基質複合体の結合時間が長くなり,間接的に耐性が高まった。L28R変異体では生成物の解離速度も減少し触媒活性が低下減少するが,全体としては十分な生成物生成速度が保持された。最後に,実験と計算機解析の結果から耐性を与えるL28R変異によるDHFRのエネルギーランドスケープに起こる変化を明らかにした。野生型DHFRへのトリメトプリム結合に伴う負のエントロピーは結合面での水の組織化に起因した。本研究は他のトリメトプリム耐性DHFR変異体の構造変化の研究に対するフレームワークを提示した。Copyright 2017 Royal Society of Chemistry All Rights reserved. Translated from English into Japanese by JST

シソーラス用語： *大腸菌 ,  *突然変異体 ,  *ジヒドロ葉酸レダクターゼ ,  *親和性 ,  薬物耐性 ,  前駆体 ,  *酵素阻害剤 ,  分子構造 ,  活性部位 ,  野生型 ,  立体配座 ,  水素結合 ,  熱量測定 ,  エントロピー ,  エンタルピー ,  基質 ,  解離 ,  ポテンシャル障壁 ,  解析 ,  窒素複素環化合物 ,  デオキシリボヌクレオシド ,  ピリミジンヌクレオシド ,  アミノ酸 ,  芳香族アミン ,  芳香族カルボン酸 ,  カルボアミド ,  ヒドロキシ化合物 ,  ジカルボン酸 ,  第二アミン ,  フェノールエーテル
準シソーラス用語： *基質親和性 ,  *トリメトプリム耐性 ,  微生物薬剤耐性 ,  蛋白質構造 ,  構造動力学 ,  反応速度パラメータ ,  等温滴定熱量測定 ,  薬剤耐性機構 ,  結合親和性 ,  解離障壁 ,  計算機解析 ,  エネルギーランドスケープ ,  負のエントロピー

分類 (5件)： 生物学的機能  (EB03040U) ,  遺伝子操作  (EC02050B) ,  その他の代謝作用薬の基礎研究  (GW13060I) ,  抗細菌薬の基礎研究  (GW17020S) ,  数値計算  (JE02000J)

物質索引 (5件)： ジヒドロ葉酸 ,  プリン ,  チミジン ,  テトラヒドロ葉酸 ,  トリメトプリム

タイトルに関連する用語 (5件)： Escherichia ,  ジヒドロ葉酸レダクターゼ ,  変異体 ,  基質親和性 ,  トリメトプリム耐性