病原菌における抗菌ガス分解酵素の活性化の仕組みを解明 ~抗菌薬開発の新たな設計指針を提供~

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2026-03-30 兵庫県立大学

兵庫県立大学や理化学研究所などの研究グループは、病原菌である髄膜炎菌が持つ一酸化窒素(NO)分解酵素(qNOR)の活性化機構を解明した。免疫系が産生する抗菌ガスNOに対抗するため、病原菌はこの酵素でNOを分解するが、その詳細は不明だった。研究ではクライオ電子顕微鏡解析により、qNORが単量体ではなく二量体を形成することで活性化することを明らかにした。二量体化により酵素の機能が高まる仕組みを構造レベルで示した本成果は、病原菌の生存戦略の理解を深めるとともに、qNORを標的とした新規抗菌薬開発の設計指針となることが期待される。

病原菌における抗菌ガス分解酵素の活性化の仕組みを解明 ~抗菌薬開発の新たな設計指針を提供~
図1  キノール依存型一酸化窒素還元酵素による抗菌ガスの無毒化。

<関連情報>

キノール依存型一酸化窒素還元酵素の二量体形成による活性化の構造基盤 Structural basis of Neisseria meningitidis quinol dependent nitric oxide reductase activation by dimerization

Chai C. Gopalasingam,Haruka Egami,Hideki Shigematsu,Masatora Sakaue,Kouki Fukumoto,Christoph Gerle,Masaki Yamamoto,Yoshitsugu Shiro,Kazumasa Muramoto & Takehiko Tosha
Communications Biology  Published:27 March 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s42003-026-09754-0

Abstract

In all kingdoms of life, the regulation of membrane-bound enzyme function via oligomerization is a fundamental aspect of cell physiology. Often, the mechanistic role of oligomerization is unclear, due to a lack of structure-function comparisons between constituent forms of the enzyme. Here, we elucidate the structural underpinnings of enzyme regulation and oligomerization in the quinol-dependent nitric oxide reductase (qNOR) from Neisseria meningitidis, by high-resolution structural analyses of the less active monomeric form (2.25 Å) and the highly active dimeric form (1.89 Å). The comparison revealed that broad helical flexibility near the dimer interface of the monomer causes a conformational change in a critical amino acid near the active site, located apart from the dimer interface. We demonstrate that the crosstalk between the dimer interface and catalytic site in qNOR allows enhanced activation of the enzyme via dimerization. Given Neisseria meningitidis’ dependence on qNOR to detoxify the host’s immune response of nitric oxide, our results pave a way for new strategies to combat bacterial infections, via the inactivation of qNOR by monomerization. More broadly, this provides new insights into the role of membrane protein oligomerization and its influence on regulating activity.

医療・健康
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