結核菌や大腸菌のニコチンアミダーゼ・ピラジナミダーゼ活性にはメタロシャペロンが必要である

Metallochaperones Are Needed for Mycobacterium tuberculosis and Escherichia coli Nicotinamidase-Pyrazinamidase Activity.

• Patricia Sheen
• Anuntxi Monsalve
• Jhanina Campos
• Rodolfo Huerta
• Ricardo Antiparra
• Héctor Arteaga
• Patricia Duran
• Carlos Bueno
• Daniela E Kirwan
• Robert H Gilman
• Mirko Zimic

抄録

ニコチンアミダーゼ-ピラジンアミダーゼ（PZAse）は、ニコチンアミド-ピラジンアミドからニコチン酸-ピラジン酸への変換を触媒する金属酵素である。本研究では、PZAseの最適な活性にメタロシャペロンが必要かどうかを検討した。メタロシャペロンＺｎｕＡまたはＲｖ２０５９（アナログ）との再活性化を測定した。これを、ＺｎｕＡおよびＲｖ２０５９のタンパク質分解および熱処理に続いて繰り返した。CDC1551参照株はRv2059コード化遺伝子をノックアウトし、PZA感受性とピラジン酸（POA）の流出率を測定した。ZnuA（200μM）は65％のPZAse-EC-Apo再活性化を達成した。Rv2059（1μM）およびZnuA（1μM）は、それぞれ69％および34.3％のPZAse-MT-Apo再活性化を達成した。ZnuAとRv2059のタンパク質分解処理とZnuAへの3つの（しかし、1つではない）熱衝撃の適用は、PZAse-MT-Apoを再活性化する能力を有意に減少させた。Rv2059のノックアウト株はウェイン陽性であり、PZAに感受性があり、POAの流出速度は基準株と比較して有意な差はなかったが、ノックアウト後に流出速度が低下する傾向が観察された。Rv2059は重要であるが、PZA感受性への影響は小さいように思われた。結核は、結核菌による感染症であり、現在でも世界の主要な疾病・死亡原因の一つとなっている。ピラジンアミドは結核の治療に用いられる重要な薬剤であるが、その作用機序は完全には解明されておらず、また、ピラジンアミド耐性菌の検査は現在のツールでは容易ではない。今回の研究の意義は，ピラジンアミドの作用機序や抵抗性には，メタロシャペロン様タンパク質が重要な役割を果たしている可能性があることである。このことは，ピラジンアミド耐性を検出するための改良されたツールの開発を支援する可能性があり，結核患者の臨床管理に重要な意味を持つと考えられる。

nicotinamidase-pyrazinamidase (PZAse) is a metalloenzyme that catalyzes conversion of nicotinamide-pyrazinamide to nicotinic acid-pyrazinoic acid. This study investigated whether a metallochaperone is required for optimal PZAse activity. and PZAses (PZAse-MT and PZAse-EC, respectively) were inactivated by metal depletion (giving PZAse-MT-Apo and PZAse-EC-Apo). Reactivation with the metallochaperone ZnuA or Rv2059 (the analog) was measured. This was repeated following proteolytic and thermal treatment of ZnuA and Rv2059. The CDC1551 reference strain had the Rv2059 coding gene knocked out, and PZA susceptibility and the pyrazinoic acid (POA) efflux rate were measured. ZnuA (200 μM) achieved 65% PZAse-EC-Apo reactivation. Rv2059 (1 μM) and ZnuA (1 μM) achieved 69% and 34.3% PZAse-MT-Apo reactivation, respectively. Proteolytic treatment of ZnuA and Rv2059 and application of three (but not one) thermal shocks to ZnuA significantly reduced the capacity to reactivate PZAse-MT-Apo. An Rv2059 knockout strain was Wayne positive and susceptible to PZA and did not have a significantly different POA efflux rate than the reference strain, although a trend toward a lower efflux rate was observed after knockout. The metallochaperone Rv2059 restored the activity of metal-depleted PZAse Although Rv2059 is important , it seems to have a smaller effect on PZA susceptibility It may be important to mechanisms of action and resistance to pyrazinamide in Further studies are needed for confirmation. Tuberculosis is an infectious disease caused by the bacterium and remains one of the major causes of disease and death worldwide. Pyrazinamide is a key drug used in the treatment of tuberculosis, yet its mechanism of action is not fully understood, and testing strains of for pyrazinamide resistance is not easy with the tools that are presently available. The significance of the present research is that a metallochaperone-like protein may be crucial to pyrazinamide's mechanisms of action and of resistance. This may support the development of improved tools to detect pyrazinamide resistance, which would have significant implications for the clinical management of patients with tuberculosis: drug regimens that are appropriately tailored to the resistance profile of a patient's individual strain lead to better clinical outcomes, reduced onward transmission of infection, and reduction of the development of resistant strains that are more challenging and expensive to treat.

Copyright © 2020 Sheen et al.