病気に対する抗生物質依存を減らす新しいアプローチ(NEW APPROACH TO REDUCE ANTIBIOTIC DEPENDENCY AGAINST DISEASES)

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UD大学教授、細菌の情報伝達を遮断して感染症を予防する鍵を特定 UD professor identifies keys for interrupting bacterial communication to prevent infections

2022-04-07 デラウェア大学

・デラウェア大学のビジェイ・パラシャール教授とそのチームは、細菌のタンパク質が体内で病気を発症させるメカニズムを研究しています。
・人間の体は何兆個もの細菌細胞で構成されています。これらの細菌細胞がどのようにして感染力を持つようになるのか、またそのコミュニケーション経路を変化させる機会を効果的に理解するために、研究に専念しています。
・Journal of Biological Chemistry誌に掲載されたパラシャールの研究論文は、最近発見された細菌細胞内のセカンドメッセンジャーが、宿主感染時と同様の環境に細胞が対応するのをどのように助けているかを探求しています。このセカンドメッセンジャーは、 bis-(3’,5’)-環状ジアデノシン一リン酸(略してc-di-AMP)で、病原性、抗生物質耐性、DNA損傷修復など、細菌細胞のさまざまな挙動に関与している。細胞内では、このセカンドメッセンジャーが普遍的なストレスタンパク質と結合し、感染症発症のきっかけとなる。

<関連情報>

KdpDヒスチジンキナーゼとセカンドメッセンジャーc-di-AMPの結合の構造的基盤 Structural basis of KdpD histidine kinase binding to the second messenger c-di-AMP

Anirudha Dutta,Mona Batish,Vijay Parashar
Journal of Biological Chemistry
DOI:https://doi.org/10.1016/j.jbc.2021.100771

Abstract

The KdpDE two-component system regulates potassium homeostasis and virulence in various bacterial species. The KdpD histidine kinases (HK) of this system contain a universal stress protein (USP) domain which binds to the second messenger cyclic-di-adenosine monophosphate (c-di-AMP) for regulating transcriptional output from this two-component system in Firmicutes such as Staphylococcus aureus. However, the structural basis of c-di-AMP specificity within the KdpD-USP domain is not well understood. Here, we resolved a 2.3 Å crystal structure of the S. aureus KdpD-USP domain (USPSa) complexed with c-di-AMP. Binding affinity analyses of USPSa mutants targeting the observed USPSa:c-di-AMP structural interface enabled the identification of the sequence residues that are required for c-di-AMP specificity. Based on the conservation of these residues in other Firmicutes, we identified the binding motif, (A/G/C)XSXSX2N(Y/F), which allowed us to predict c-di-AMP binding in other KdpD HKs. Furthermore, we found that the USPSa domain contains structural features distinct from the canonical standalone USPs that bind ATP as a preferred ligand. These features include inward-facing conformations of its β1-α1 and β4-α4 loops, a short α2 helix, the absence of a triphosphate-binding Walker A motif, and a unique dual phospho-ligand binding mode. It is therefore likely that USPSa-like domains in KdpD HKs represent a novel subfamily of the USPs.

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