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《2002/02/24公開;随時更新》
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※2006/03/24,分子表示をJmolに変更!!(説明画像はChimeによる) → Chimeによる分子データ表示
鳥インフルエンザ情報(2004/01発生) | SARS(重症急性呼吸器症候群) | HIVとエイズ |
2002年1月に,東京都内の病院で多剤耐性セラチア菌(Serratia marcescens )による院内感染で7人が亡くなられたのに続き,翌2月には新潟市内の病院で多剤耐性緑のう菌(緑膿菌,Pseudomonas aeruginosa )による国内での初の死者が出てしまいました。以前からMRSA(メチシリン耐性黄色ブドウ球菌)やVRE(バンコマイシン耐性腸球菌)が問題になっていましたが,これらはすべて下記のように,抗生物質に対する耐性菌の出現が原因となっています。
抗生物質とは微生物によって産出されるもので,もともとは他細胞の発育を阻止する物質とされたが,現在は抗菌,抗ウイルス,酵素阻害,制がんなどの作用をもつ物質を幅広くさすようになった。現代の医学で抗生物質の果たしている役割はきわめて大きい。
最初に発見された抗生物質は,1929年にフレミングが青カビから見つけたペニシリンで,ブドウ球菌の培地に青カビが入り込んでその周囲のブドウ球菌が溶けていることから気づいたものである。なお,1957年には梅澤濱夫がカナマイシンを発見している。
抗生物質は一般に特定の菌にだけ作用するという選択毒性をもち,たとえばペニシリンは動物には無く細菌だけがもつ細胞壁に作用してその合成を阻害して死滅させるものである。他には細菌の細胞のタンパク質や核酸の合成を阻害したり,細胞膜質の機能を障害するなどの作用によるものがある。
ところが,抗生物質を使っているうちに,それに耐性をもつ菌が現れてくることがわかった。これを耐性菌というが,さらに別な抗生物質を見出したり開発するなどして対応していくことが必要となっている。また安易に耐性菌を生み出さないようにするために,抗生物質の使い方にも注意を払わなければならない。
なお現在は,微生物由来のものと人工的に合成されたものを含めて100種類以上の抗生物質があるが,化学構造的にはβ-ラクタム系(ペニシリン類等),アミノグリコシド系(ストレプトマイシン,カナマイシン等)など10数種類に分類できる。
【科学者の紹介】フレミング
イギリスの細菌学者フレミング(1881‐1955)は1922年にリゾチームを発見し,1929年にはブドウ球菌の研究中に青カビの溶菌作用に気付いて有効成分を抽出してペニシリンと命名した。その後チェインとフローリーによってペニシリンが分離されて1940年になって治療に用いられた。この3人の業績に対して1945年にノーベル生理学医学賞が与えられた。ペニシリン発見以来,抗生物質の研究が大規模に進み,日本でもペニシリンが碧素と呼ばれるなど戦中から研究が始まった。ペニシリン類の選択毒性は高く,細菌の宿主である人間への影響は小さいが,時にはペニシリンショックのようなアレルギー性の反応を起こさせることもある。
図1 ペニシリン骨格(上左;下はその一例,ペニシリンG)とD-アラニル-D-アラニンの構造(上右;下はR'がHの場合)の重ね合わせ
※図上の緑色部分が類似部分(構造式は下記文献を若干変えて作成;-COOを-COOHとして表記
◎荻田 健,『講座:微生物と化学(3)/微生物に医薬を探る』,化学と教育,2000年11月号,p.740
図2 ペニシリンGを含むPDBデータ(1FXV)の部分構造から作成した画像例
→ Chimeデータ(約360kB)/PDB部分データリスト
【参考】耐性菌出現の事例/バンコマイシンとアボパルシン
耐性菌出現の原因の一つに,動物(家畜)用抗生物質の利用があります。有名なのが,動物用肥育促進剤のアボパルシンがバンコマイシンの構造に類似していたために(何れもグリコペプチド系),動物体内でできたVRE(バンコマイシン耐性腸球菌)がヒトに広がったとされる事例で,そのため現在では日本はじめ多くの国でアボパルシンは使用禁止となっています。
※資料例
【参考】有機概念図で見る抗生物質(上記抗生物質等についても今後計算して掲載します)
【補足1】化合物名などの英語入力において,Canada式 医学用語変換辞書をインストールしておくと,例えばペニシリン→penicillinなど,かなりの医学用語を簡単に利用できます。 【補足2】名古屋大学理学部・郷研究室による,PDBデータベースをヘテロアトムから検索するHet-PDB Navi./List of All Hetero-Atoms in PDBも有用です。 【補足3】PDB IDがわかっている場合は,https://www.rcsb.org/structure/の後ろにそのID(1ereなど)を追加してアクセスすれば,Eric Martzによる分子表示が可能です。
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▼XDR-TB関連情報
参考:村上らによる多剤排出タンパクAcrB構造例(1iwgのPQSによる3量体モデル → Jmol分子)
※多剤排出タンパク分子の立体構造ついに決定(JST,2002/10/08)
テラバンシン(telavancin;Chime分子)
〔左〕プラテンシマイシン(platensimycin;分子上掲),〔右〕同分子を含むPDBデータ2gfx
リベロマイシンA(reveromycin A;Chime分子)
エピルビシン → 話題の制がん剤・抗がん剤
KEKニュース図4に相当するタンパク質の二次構造(1VF7)N-decanoyl-L-tryptophyl-L-asparaginyl-L-aspartyl-L-threonylglycyl-L-ornithyl-L-aspartyl-D-alanyl-L-aspartylglycyl-D-seryl-threo-3-methyl-L-glutamyl-3-anthraniloyl-L-alanine ε1-lactone