創薬標的予測のためのBrucella melitensisのゲノムワイドコアプロテオーム解析

Genome-wide core proteome analysis of Brucella melitensis Strains for Potential Drug Target Prediction.

• Noor Rahman
• Mohibullah Shah
• Ijaz Muhammad
• Haroon Khan
• Muhammad Imran

抄録

Brucella melitensisは、ヤギやヒツジの流産やヒトのマルタ熱の原因となる多形性の細胞内細菌性病原体であり、ヒトでは感染動物や汚物との接触により慢性感染が成立する。ヒトの慢性感染は、感染した動物やその汚物との接触によって成立する。サブトラクティブゲノムアプローチは、潜在的な薬剤やワクチンの標的を同定するための強力で有用な手法と考えられている。本研究では、サブトラクティブプロテオミクス戦略を用いてBrucella melitensis株の新規創薬標的を同定する試みを行った。本研究では、56株のBrucella melitensisのコアタンパク質2604個のうち、545個の非ヒトホモログが病原体の増殖に必須であることを明らかにした。これらの必須タンパク質の代謝経路を解析したところ、129 個のタンパク質が基準株の 21 個のユニークな代謝経路に排他的に関与していることが明らかになった。このうち、31 個のタンパク質が、この病原体に特有の 10 の代謝経路に関与していることが明らかになった。我々は、硝酸還元酵素サブユニット-β、ウレアーゼサブユニットα-2、パントエート-β-アラニンリガーゼ、イソホリスマターゼ、2-デヒドロ-3-デオキシホスホプトネートアルドラーゼ、セリンO-アセチルトランスフェラーゼを、Brucella melitensis株の創薬標的として選択した。これらの薬物標的の中で、二次代謝物の生合成経路に関与するヒト腸内メタゲノムに相同性のないパントテネート-β-アラニンリガーゼのみを高信頼性の標的として、文献の精査に基づいて選択した。パントテン酸合成酵素は、ブルセル病の化学療法に最適なターゲットである。また、本化合物のブリセラ菌に対する評価には、in vitroおよびin vivoでのバリデーションが必要である。

Brucella melitensis is a facultative intracellular bacterial pathogen that causes abortion in goats and sheep and Malta fever in humans. Human chronic infection is successfully established through contact with infected animals or their dirty product. Subtractive genomic approach is considered as a powerful and useful method for the identification of potential drug and vaccine targets. In this study an attempt has been made through subtractive proteomic strategy to identify novel drug targets in Brucella melitensis strains. There were 2604 core proteins of 56 strains of B. melitensis, of which 545 nonhuman homologs were found to be essential for pathogen growth. Metabolic pathway analysis of these essential proteins revealed that 129 proteins are exclusively involved in 21 unique metabolic pathways in B. melitensis reference strain. Of these, 31 proteins were found to be involved in 10 metabolic pathways which are unique to the pathogen. We selected Nitrate reductase subunit-β, Urease subunit α-2, Pantoate-β-alanine ligase, Isochorismatase, 2-dehydro-3- deoxyphosphooctonate aldolase and Serine O-acetyltransferase as a drug targets in Brucella melitensis strains. Among these druggable targets, we selected only Pantoate-β-alanine ligase as high confidence target based on intensive literature curation, which is non homologous to human gut metagenome involved in Biosynthesis of secondary metabolites pathway. Pantothenate synthetase, it the best chemotherapeutic target to combat Brucellulosis. Further in vitro and in vivo validation is needed for the evaluation of lead compound against Brucella melitensis strains.

Copyright© Bentham Science Publishers; For any queries, please email at epub@benthamscience.net.