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| ペニシリン結合タンパク質、トランスペプチダーゼ | |||||||||
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| シンボル | PCN-bd_Tpept | ||||||||
| パム | PF00905 | ||||||||
| インタープロ | 著作権 | ||||||||
| OPMスーパーファミリー | 195 | ||||||||
| OPMタンパク質 | 5ポンド | ||||||||
| メンブラノーム | 541 | ||||||||
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| ペニシリン結合タンパク質、二量体化ドメイン | |||||||||||
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| 識別子 | |||||||||||
| シンボル | PBPダイマー | ||||||||||
| パム | PF03717 | ||||||||||
| インタープロ | 著作権 | ||||||||||
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ペニシリン結合タンパク質( PBP ) は、ペニシリンに対する親和性と結合性を特徴とするタンパク質群です。これらは多くの細菌の正常な構成成分であり、その名前は単にタンパク質が発見された方法を反映しています。すべてのβ-ラクタム系抗生物質(グルタミン合成酵素を阻害するタブトキシン-β-ラクタムを除く) は、細菌細胞壁合成に不可欠な PBP に結合します。PBP は、 DDトランスペプチダーゼと呼ばれるトランスペプチダーゼ酵素のサブグループのメンバーです。
多様性
PBP は多数存在し、通常は各生物に数個ずつ存在し、膜結合タンパク質と細胞質タンパク質の両方として存在します。たとえば、Spratt (1977) は、分子量が 40,000 から 91,000 に及ぶE. coliのすべての株で、6 種類の異なる PBP が日常的に検出されていると報告しています。 [3]異なる PBP は細胞あたりに異なる数存在し、ペニシリンに対する親和性も異なります。PBP は通常、高分子量 (HMW) と低分子量 (LMW) のカテゴリに大まかに分類されます。[4 ] PBP から進化したタンパク質は多くの高等生物に存在し、哺乳類のLACTBタンパク質もこれに含まれます。[5]
関数
PBPはすべて、細菌細胞壁の主成分であるペプチドグリカンの合成の最終段階に関与しています。細菌細胞壁の合成は、細菌の成長、細胞分裂（したがって生殖）、および細胞構造の維持に不可欠です。 [2] PBPの阻害は、細胞壁構造の欠陥や細胞形状の不規則性（例えば、フィラメント化、擬似多細胞形態、スフェロプラスト形成につながる病変、そして最終的には細胞死と溶解）につながります。[6]
PBP は、脂質中間体から架橋ペプチドグリカンを合成するプロセスに関与する多くの反応を触媒し、ペプチドグリカンの前駆体からD -アラニンを除去することを媒介することが示されています。精製酵素は、以下の反応を触媒することが示されています: D -アラニンカルボキシペプチダーゼ、ペプチドグリカントランスペプチダーゼ、およびペプチドグリカンエンドペプチダーゼ。研究されたすべての細菌において、酵素は上記の反応の 1 つ以上を触媒することが示されています。[3]この酵素は、ペニシリン非感受性トランスグリコシラーゼN 末端ドメイン (直鎖グリカン鎖の形成に関与) とペニシリン感受性トランスペプチダーゼC 末端ドメイン (ペプチドサブユニットの架橋に関与) を持ち、活性部位のセリンは PBP ファミリーのすべてのメンバーで保存されています。[4]
低分子量PBPの中にはMreB細胞骨格と結合し、細胞周囲の回転に追従して、細胞の成長中にペプチドグリカンを配向させて挿入するものがある。[7]対照的に、高分子量PBPはMreBから独立しており、ペプチドグリカンの欠陥を検出して修復することで細胞壁の完全性を維持する。[8]
抗生物質
PBPは、ペプチドグリカンを形成するモジュラーピースと化学構造が類似しているため、β-ラクタム系抗生物質に結合します。 [9]ペニシリンに結合すると、β-ラクタムアミド結合が切断され、PBPの活性部位の触媒セリン残基と共有結合を形成します。これは不可逆的な反応であり、酵素を不活性化します。
PBP は抗生物質や耐性に関与していることから、多くの研究が行われてきました。細菌細胞壁の合成とその合成における PBP の役割は、代謝経路と酵素が細菌に特有であるため、選択毒性のある薬剤の非常に良いターゲットです。[10]抗生物質に対する耐性は、PBP の過剰産生と、ペニシリンに対する親和性の低い PBP の形成 (ラクタマーゼ産生などの他のメカニズムの中でも) によって生じます。これらの実験では、タンパク質に異なるアミノ酸を追加することで PBP の構造を変更し、薬剤がタンパク質とどのように相互作用するかについての新たな発見を可能にします。PBP の研究により、新しい半合成 β-ラクタムが発見されました。この半合成 β-ラクタムでは、元のペニシリン分子の側鎖を変更することで PBP のペニシリンに対する親和性が高まり、耐性を発達させている細菌に対する有効性が向上しました。
ペニシリン結合タンパク質2A （PBP2A）タンパク質の存在は、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌（MRSA）に見られる抗生物質耐性の原因です。[11]
β-ラクタム環はすべてのβ-ラクタム系抗生物質に共通する構造である。[12]
その他の画像
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![ペニシリンコア[13]](https://img-server.japedia.wiki/wikipedia/commons/thumb/9/9b/Penicillin_Core.svg/500px-Penicillin_Core.svg.png)
ペニシリンコア[13] -
![PBP3が阻害されると、一部の細菌ではフィラメント化（電子顕微鏡写真の右上）が発生します。[6]](https://img-server.japedia.wiki/wikipedia/commons/thumb/d/d5/Filamentation_1.jpg/500px-Filamentation_1.jpg)
PBP3が阻害されると、一部の細菌ではフィラメント化（電子顕微鏡写真の右上）が起こります。[6]
参照
参考文献
- ^ Sainsbury S、Bird L、Rao V、Shepherd SM、Stuart DI、Hunter WN、Owens RJ、Ren J (2011 年 1 月)。「Pseudomonas aeruginosa 由来ペニシリン結合タンパク質 3 の結晶構造: 天然型と抗生物質結合型の比較」。Journal of Molecular Biology。405 (1): 173–84。doi : 10.1016 /j.jmb.2010.10.024。PMC 3025346。PMID 20974151。
- ^ ab Miyachiro MM、Contreras-Martel C、Dessen A（2020年1月）。「ペニシリン結合タンパク質（PBPS）と細菌細胞壁伸長複合体」。高分子タンパク質複合体II：構造と機能。細胞内生化学。第93巻。pp.273–289。doi ： 10.1007 / 978-3-030-28151-9_8。ISBN 978-3-030-28150-2. PMID 31939154. S2CID 210814189.
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- ^ ab Basu J、Chattopadhyay R、Kundu M 、 Chakrabarti P (1992 年 7 月)。「Mycobacterium smegmatis 由来のペニシリン結合タンパク質の精製と部分的特性評価」。Journal of Bacteriology。174 ( 14 ): 4829–32。doi : 10.1128 /jb.174.14.4829-4832.1992。PMC 206282。PMID 1624470。
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- ^ 冲方一、野々口龍、松橋正、今野正 (1989年5月)。 「メチシリン耐性黄色ブドウ球菌特異的ペニシリン結合タンパク質をコードする mecA 遺伝子の黄色ブドウ球菌における発現と誘導性」。細菌学ジャーナル。171 (5): 2882–5。土井：10.1128/jb.171.5.2882-2885.1989。PMC 209980。PMID 2708325。
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- ^ Bardal SK、Waechter JE、Martin DS（2011年1月）。「第18章 感染症」。応用薬理学： 233–291。doi ：10.1016/B978-1-4377-0310-8.00018- X。ISBN 9781437703108. 2020年7月5日時点のオリジナルよりアーカイブ。2020年5月1日閲覧。