JPH06506588A - オートインデューサー - Google Patents

オートインデューサー

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JPH06506588A
JPH06506588A JP4508046A JP50804692A JPH06506588A JP H06506588 A JPH06506588 A JP H06506588A JP 4508046 A JP4508046 A JP 4508046A JP 50804692 A JP50804692 A JP 50804692A JP H06506588 A JPH06506588 A JP H06506588A
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スチュアート,ゴードン・シドニー・アンダーソン・バーニー
チャブラ,シリ・ラム
ステッド,ポール
ウィンソン,マイケル・ケネス
ヒル,フィリップ・ジョン
リーズ,キャサリン・エリザベス・ダン
バイントン,ナイジェル・ジョン
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ザ・ユニバーシティ・オブ・ノッティンガム
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 オートインデューサー オートインデューサーは、微生物により代謝に際して産生され、次いでその微生 物の遺伝子の発現を高める作用をする化学分子であって、しばしば極めて小さな 分子である。
N−(β−ケトカプロイル)ホモセリンラクトン[3−オキソ−N−(テトラヒ ドロ−2−オキソ−3−フラニル)へ牛サンアミド〕 (式2)は、以前から海 洋微生物であるビブリオ・フィッシエリ (L工さL1旦f i s c h  e r i )においてlux遺伝子、従って生物発光表現型の発現を調節する オートインデューサーとして認識されてきた(ニーベルハルト(Eberhar d)ら、1981)。
それは細菌フェロモンであることか解明されたが(ニーベルハルト(Eberh ard)、1972)、生物発光性細菌の1種において同定されたにすぎず、信 号伝達、たとえば他の細菌への栄養生育性の伝達(ニーベルハルト(Eberh ard)ら、1981)におけるそれより広い役割については科学的証明の基礎 はこれまで得られていない。ビブリオ・フィッシエリのオートインデューサーは 八−因子(式4)、すなわちストレプトマイシス・グリセウスC3trept。
myces griseus)により産生され(シルバーマン(Silverm an)ら、1989:vイゲン(Me ighen)、1991) 、胞子形成 およびストレプトマイシン合成の自己誘導を起こす調節分子に構造が類似するこ とが観察された。考え方においては、これは数人の研究者かこれらの分子に関し てより広い役割を示唆するものとして採用している。現在理解されている水準を 示すために、2人の最近の概説者から下記を引用する・“恐らくこの化学的関係 は、細菌が自己の環境を感知するために用いるメカニズムが共通の起源をもつこ と、ならびに構造および作用様式の類似する広範な両群の信号伝達分子、すなわ ち′細菌ホルモンがあることを示唆するものであろう。″(ンIレバーマン(S  i I ve rmanンら、1989)。
るために用いられる広範な一計の信号伝達分子(アロモノ、フェロモンまたはホ ルモン)の一部であるという可能性が示唆された。′ (マイゲン(Meigh en)、1991)。
これらの2つの主張は広範な一計の信号伝達分子の可能性を示しているが、上記 の仮説を確認する実験的基礎はなく、N−(β−ケトカプロイル)ホモセリンラ クトン(式2)がビブリオ・フィッシエリおよびその近縁のビブリオ・ロゲイ( Vibrio logei)以外の微生物の遺伝子調節に直接に関与するという 証明は全く無いことを再度強調すべきである。さらに非発光種を含めた他の細菌 につきそれらが関連のビブリオ・ハーベイ(Vibrio harveyi)の lux系に関するオートインデューサー(N−β−ヒドロキシブチリルホモセリ ンラクトン) (式3)を産生ずる可能性についての研究は、地球上に相補性を 有する供給源を同定することができなかった(グリーンバーブ(Greenbe rg) ら、1979)。
原核生物におけるカルバペネム合成の研究を目的とした研究企画において、本発 明者らは最近、式2の化合物がエルウィニアII(Erwinia)のカルバペ ネム合成の発現を調節することを見出した。式2および3ならびにそれらの同族 体を含めて、種々の微生物において遺伝子の発現を制御する(増強または減縮) 一群の化合物があると思われる。この群を以下において場合によりN−(β−ケ トカプロイル)ホモセリンラクトンまたは同族体′と呼ぶ。詳細には式2および 3の化合物を含めたこの一計の化合物のうち若干は、それらがオートインデュー サーとして作用する種々の微生物により産生される。
本発明者らは、この一群の化合物のうち多数の量子を合成した。それらにはその 光学活性異性体が含まれる。本発明には、これまで報告されていないこの群の量 子が新規化合物として含まれる。また本発明には、この一群の化合物を微生物に おける遺伝子発現の制御に使用する用途も含まれる。この用途に実際に含まれる もののうち若干について以下に述べる。
たとえば1観点においては、本発明はビブリオ・フィッシエリ、ビブリオ・ロゲ イおよびビブリオ・ハーベイ以外の微生物の遺伝子発現を制御するために下記式 1の化合物を使用する用途を提供する:YはOlSまたはNHであり、 XはOlSまたはNHであり、 Rは5を換されていてもよいCI C1!アルキルまたはアシルである。
好ましくはnは2であり、従って環は5員である。YとXが同一である必要はな いが、式2および3の化合物の場合のように両者は好ましくは0である。好まし くはRはC2Cmアシルである。好ましくはRはβ−位にケト基またはヒドロキ シル基を保有する。
他の観点においては、本発明は新規化合物として前記式1の化合物の光学活性異 性体を提供する。好ましくは光学活性異性体はL−異性体である。これらは遺伝 子発現の増強において対応するD−異性体より活性であることが証明されたから である。D−異性体は異性体発現の抑制に有用となる場合がある。
これらの化合物は微生物において遺伝子発現を制御するために用いられる。行わ れる制御は遺伝子発現を減縮させるものであってもよいが、増強させろ方か普通 である。関連する微生物には細菌−一グラム陰性およびグラム陽性双方−−1酵 母および菌類が含まれる。本発明は、その発現か一計の化合物のうち少なくとも 1種類により何らかの形で影響されるある遺伝子を多様な微生物がもつというこ とに基づく。この制御技術は、自身ではこの一計の化合物のに含まれるオートイ ンデューサーを産生ずることかできないが、外性オートインデューサーの存在下 では一般に容易に検出しうる様式で遺伝子を発現することができる微生物の利用 を伴う場合がしばしばある。後に詳述するこれらの微生物の2例は下記のもので ある 一遺伝子構成体pSB237゜これは生物発光表現型を大腸菌(E、Co11) において発現することができるが、ただしインデューサー、好ましくは式2の化 合物の存在下においてのみである。
−突然変異菌株B10002/mu22.エルウィニア・カロトボラ(E、c± 匹刃」−9−ツa)ATCC3948の突然変異により形成。母体と異なり、突 然変異体22はイノデューサー、たとえば式2の化合物の存在下においてのみカ ルバペネム抗生物質を合成することかできる。
このような技術の一例において本発明は、試料中のN−(β−ケトカプロイル) ホモセリノラクトンまたは同族体の検査法であって、そのラクトンまたは同族体 による遺伝子発現の増強のために選ばれた検定細菌と接触させた状態で試料をイ ンキュベートし、そのラクトンの検査法としそ遺伝子発現を検出することによる 方法を提供する。大腸菌[pSB237]由来の生物発光表現型を利用した検出 限界は、インデューサーに対する細菌培養物のa露時間に依存する。後記の実施 例4に示すように、Long/ml(培養物)を越える濃度においては生物発光 の誘導に要するのは10分未満である。より低い濃度では誘導が徐々に遅くなり 、ただし80pg/ml程度の低い製炭でも約20時間のインキュベーション後 に上口濃度の対照と区別することができる。
このような技術の他の例において本発明は、特定の条件下でN−(β−ケトカプ ロイル)ホモセリンラクトンまたは同族体を産生ずることが知られている第1細 菌の、試料中における存在を検査する方法であって、この特定の条件下でそのラ クトンまたは同族体による遺伝子発現の増強のために選ばれた検定細菌と接触さ せた状態で試料をインキュベートし、第1細菌のラクトンの試験法として遺伝子 発現を検出する方法を提供する。
このような試験法は細菌全般、または特定の条件下でオートインデューサーを産 生ずることが知られている特定の細菌に利用することができる。たとえば緑膿菌 (Pseudomonas aeruginosa)は特定の増殖条件下でのみ (実施例4参照)、詳細にはFe(III)を補充した制限または最少増殖培地 の使用下でのみオートインデューサー(式2)を産生ずる。同様にリステリア・ モノサイトジェネス(Listeria monocytogenes)が低温 HAN後にのみラクトンまたは同族体を産生ずることが先に証明されている。特 定の細菌のこれらの特色は、微生物の混合物中におけるこれらの細菌に対する特 異的試験法の基礎を与える。
緑膿菌は薬剤組成物、特に注射用薬剤の調製に用いる100m1のHzO中に存 在しないことが要求されるべき細菌である。従ってこの細菌に関する迅速アッセ イ系を開発することが強く要望されている。既存の迅速アッセイ法、たとえばD NAプローブまたは抗体プローブは、生細胞と死細胞を区別し得ない。これは受 け入れられない限界であって、微生物を増殖させたのちに初めて避けることがで きる。新しい方法、たとえば緑膿菌に対して特異的な、上旦五AB遺伝子を含む 遺伝子工学的に形成されるハタテリオファーシの構532法は1つの可能性では あるが、開発費か高い。
生するという事実が、迅速試験法の基礎となる。
期に近づくまでは高水準の光を発しないであろう。しかしこれらの細胞を低濃度 のゲル中に固定化すると、細菌は極めて速やかに発光するであろう。これはオー トインデューサーの拡散が制限される結果であると推定される。
緑膿菌に関するアッセイの概念は下記のとおりである。水を濾過し、細菌が含ま れる場合にはこれを採集し、大腸菌[pSB237]を含むゲル(寒天、アガロ ースまたはゼラチン)でフィルターを覆う。生存緑膿菌細胞により産生されるイ ンデューサーは拡散が制限され、周囲の大腸菌細胞中において速やかに生物発光 を活性化するIm炭に達する。有効光線中においてプラークが現われ、これを検 出および計数することができる。相補活性を生じる最適な培地条件を制御しうる ことにより、アッセイをかなり特異性なものにすることができる。
この技術のさらに他の例においては、他の場合には発現されない特定の遺伝子を 発現させるために、式1の化合物を微生物培養物に添加することができる。たと えばこの化合物を用いて抗生物質の産生を誘発することかできる。
さらに他の例においては、微生物の代謝、増殖および/または採取(これらの現 象を本明細書ではまとめて増殖と呼ぶ)を刺激または促進するのに有効な濃度の オートインデューサーを含有する、微生物、たとえば細菌の増殖培地を調製する ことかできる。これには存在するすべての生物が包含され、または場合によりそ れは試料中の特定の群の生物を他より優先して促進するであろう。
ビブリオ・フィノンエリのluxオペロンの調節につき多数の研究かなされた。
この場合は式2のオートインデューサーが重要な役割を果たす。添付の図面の図 1が参照される。以下の段落(paragraphs)はluxオペロンの制御 におけるオートインデューサーの役割に関する現在の知見水準につき述へたもの であり、図1と合わせて読まれたい。
自己誘導現象は、まずネルソン(Nelson)ら、(1970)により、ビブ リオ・バーヘイおよびビブリオ・フイツシエリが高い細胞密度においてのみ発光 し、これらの細菌は低い細胞密度の培養に際しては生物発光を誘導する物質を産 生ずるという所見に基づいて報告された。′オートインデューサー′と呼ばれる 物質が増殖培地中に蓄積し、生物発光系の成分の合成を誘導する(その濃度が細 菌細胞当たり1−2分子に達した時点で)と仮定された。従って生物発光に影響 を及ぼすのは細胞密度自体ではなく、オートインデューサー分子の蓄積である。
精製されて構造決定された最初のオートインデューサー分子はビブリオ・フイツ シエリにより産生されるものであり、これがN−(β−ケトカプロイル)ホモセ リンラクトンであることが見出された(エーベルノ1ルト(Eberhard) ら。
1981)。この分子はアミノ酸代謝の中間体であるホモセリンラクトンと脂肪 酸代謝の中間体の関連物質であるβ−ケトカプロン酸が結合したものであるため 、それは恐らく化学走性反応を誘導するために他の細菌と連絡する栄養生存性の 信号である可能性があると推測され、従ってオートインデューサーは集団感知の 役割をもつ細菌フェロモンであると考えられるようになった(ニーベル/\ルト (Eberhard)、1972)。
サーを産生ずるのに関与すると考えられた(エンゲブレヒト(Engebrec ht)ら、1983)が、これらの前駆物質か何であるかは正確には明らかでな い。他の発光細菌において上ux[に類する遺伝子に関して系統的探索が試みら れたという証拠はない。
1987年にケプランおよびグリーンバーブ(Keplan、Greenber g)は生物発光(上旦五CDABE)およびオートインデューサー合成(土旦x ■産物)に関する構造遺伝子の転写を活性化するためにオートインデューサーと 共に必要とされる正の調節要素を、ビブリオ・フイツシエリにおいて同定した。
この調節蛋白質は↓旦五R1すなわち上uxlの上流にあるが、他の士旦五遺伝 子とは反対方向に転写される遺伝子によりコードされる28kDポリペプチドで あることが見出された。上uxR産物はDNA結合性蛋白質であることが示され たが、採用された条件下では結合は↓uxDNA特異性ではなかった。これに対 して示唆された理由は、精製に際しての蛋白質の不適正な再生であった。この説 明は、オートインデューサーの結合を証明することを試みた際の再現性の問題( こより支持された。−1uxRの突然変異分析から、上uxRポリペプチドの中 心付近の1領域がオートインデューサー結合ドメインを構成し、一方ポリベブチ ドのカルボキシ末端方向の1頭域がluxオペレーターDNA結合/認識ドメイ ンをm+iすることか示された(スロック(Slock)ら、1990)。次い でオートインデューサー結合部位の位置かビブリオ・フイツシエリ↓uxR蛋白 質のアミノ酸残基79−427に決定された(シエイデル(Shadel)ら、 1990)。従ってこれは↓uxR同族体内の高度に保守された領域を表すもの と思われる。
より最近になって、lux構造遺伝子に結合していない領域がビブリオ・ノ・− ベイにおいて生物発光を制御する遺伝子座として同定された。これはビブリオ・ フィッノエリとは異なり、生物発光に必要な内性オペロンの一部としての↓UX 調節遺伝子を保有しない(マーチン(Martin)ら、1989)。それにも かかわらず、ビブリオ・ノー−ヘイのl uxCの上流には強い誘導性プロモー ターを含む領域があり、これは細胞密度により調節され、かつグルコース抑制性 である(ミャモト (Miyamoto) ら、1990)。ビブリオ・ノ1− ペイからの結合していない調節遺伝子座(luxRと称する)がクローニングさ れ、配列決定された(シgrフルター(Showa l t e r)ら、L9 90)。その結果は、あるDNA結合性蛋白+jt(すなわちCro一種蛋白質 のDNA結合ドメイン)との構造上の関連性を示す。しかしビブリオ・フイツシ エリの±uxR遺伝子との配列類似性はない。さらにビブリオ・ノー−ベイから クローニングされた′上旦五R′は外部から供給されたオートインデューサーに は反応せす、オートインデューサー活性の合成を指令しない。この調節遺伝子座 を上uxCDABEと共に大腸菌中ヘクローニングしても、ビブリオ・l\−ベ イを反映するlu五調節系を再m[ij2しない。従って、既に他のレプリコン 上に±uxRCDABEを含む大腸菌中へさらにビブリオ・バーヘイDNAをク ローニングすることにより、さらに欠如した機能を同定しうろことが示唆された 。
現在の制御系の要約 一す−を形成する。
(R/AI)を形成する。
4、 R/AIコンプレックスが土uxRと−L見X[の間の−L■五オペレー ター領域に結合する(恐ら<LexAを置換して、またはSO8反応によりLe xAが開裂したのち)。
5、 R/AIの結合が右オペロノ(上旦五ICDABE)の転写をσ”(ht pR蛋白質)により促進する。
本発明は理論よりむしろ結果に基づくものであるが、本発明者らは現在では化合 物1が細菌その他の微生物における種々の機能の制御に際して主要な役割を果た す細菌フェロモン群を形成すると考えている。これらの易溶性かつ拡散性の低分 子量分子は、微生物量伝達のセンサーとして作用すると思われる。それらは密度 センサーとして、維持遺伝子発現の開始を制御すると思われる(シグマ32)。
隔離を感知すると、それらは接合性遺伝子系の発現を阻止し、再び密度を感知し 、それらは胞子形成に際してのシグマカスケードに先立つ、バチルスにおける初 期シグマ因子の変化の引き金を引くと思われる。
以下の実施例は本発明の種々の観点を説明するものである。
実施例1は、オートインデューサーを検出するためのエルウィニア・カロトボラ の突然変異菌株、またはオートインデューサーを産生ずる細菌を用いるバイオア ンセイにつき記載する。この場合の検出可能な表現型はカルバペネムの産生であ る。
実施例2は、エルウィニア・カロトボラの1菌株の培養上清からのN−(β−ケ トカプロイル)ホモセリンラクトンの単離につき記載する。これは、生物発光ト インデューサーを産生ずる証明として興味深い。
実施例3は、カルバペネム抗生物質の形成能を欠如する多数のエルウィニア・カ ロトボラ突然変異菌株の調製につき記載する。この例は、これらの突然変異菌株 のうち幾つかは外性オートイノデューサーの添加により抗生物′M産生能を口復 しうることを証明する。
実施例4は、遺伝子構造体pSB237に基づく、オートインデューサーの異な るパイオアγセイ:こつきg己載する。このバイオアッセイは、オートインデュ ーサーの存在を試験するために生物発光を輌用し、すなわちオートインデューサ ーを形成する微生物を用いる。このアッセイ法を用いて、多数の細菌がオートイ ンデューサーの産生菌として同定される。
実施例5は、N−(β−ケトカプロイル)ホモセリンラクトンおよび同族体(ラ セミ体ならびにD−異性体およびL−異性体の双方)の調製および解明につき記 載する。
実施例6は、実施例5に記載した同族体を検出するための、実施例1の方針に沿 ったバイオアッセイにつき記載する。
実施例7は、大腸菌[pSB237]を指示菌株として用いる緑膿菌の計数法1 こつきJ己載する。
実施例8は、オートインデューサーのし−およびD−異性体によるカルバペネム 産生の誘導を示す。
実施例9は、細菌の増殖速度の促進におけるオートインデューサーの作用を証明 するための実験につき記載する。
実施例10は、発光の誘導における種々の同族体の活性を証明する。
実施例11は、エルウィニア・カロトボラにおけるオートインデューサーにょる カルバペネム産生の初期誘導を証明する。
実施例12は、#1蓄を受けた微生物の回復におけるオートインデューサーの効 果を示す。
害鬼例ユ オートインデューサーのバイオアッセイ1、このハイオア・/セイ法は、EMS によって誘導された、エルウィニア・カロトボラのオートイノデューサーを産生 じない突然変異菌株 BIO002/mu22−一以下、略称 突然変異体22 で呼ぶ〔その調製については実施例3に記載する〕−一に基づく。カルバペネム 抗生物質の生合成はオートインデューサー化合物により誘導される。突然変異体 22はオートインデューサーの生合成のある段階において遮断される。従ってオ ートインデューサー化合物を含有する試料を添加すると、この遺伝的障害か相補 され、その突然変異体が由来する菌株において観察された抗生物質の生合成か行 われる。
2 最高50μl容量の試料を、大腸菌カルバペネム超感受性菌株(大Il!菌 ESS)を接種したオキソイド(Oxo i d)DST寒天平板中に切り取ら れた直径約10mmのウェルに添加する。DST寒天は指示に従って調製される 。オートクレーブ処理後にDST寒天を45℃に冷却し、次いで3.0ml/L  (DST寒天)の大腸菌ESSを添加する。これをオキソイドブレインハート インツユ−シランブロス中で37℃において一夜増殖させる。
3、 突然変異体22の接種体をオートインデューサーにつきアッセイすべき試 料を入れたウェルの縁に沿って置く。陽性および陰性対照には下記が含まれるl )抗生物質産生菌株(エルウィニア・カロトボラATCC39048): i  i)合成オートインデューサーを含む突然変異体22;1ii)試料を何ら添加 しない突然変異体22:iv)抗生物質または残留溶剤の存在につき試験するた めに、突然変異体22の不在下で抗生活性につき試験した各試料。
4、 平板に菌を接種して26°Cで一装置く。ウェル内に突然変異体22と共 に入れた試料中にオートインデューサーが存在する場合、産生された抗生物質が 平板を透明化する。
実施例2 エルウィニア・カロトボラを栄養寒天斜面上に維持した。接種段階培地(中和し た大豆ペプトン1%w/vおよび蔗110. 1%w/vからなる)中へ1白金 耳の培養物を接種し、26°Cで24時間、回転振盪器上においてインキュベー トした。1mlを、それぞれ500m1の生産用(ECP)培地を入れた4個の エルレノマイヤーフラスコそれぞれに添加した。これは下記よりなっていたL− グルタミン酸 0・2% wlv &l!酸アノモニウム □、I% w/vオルトリン酸水素二カIJr7ム 0 .37% V/Vオルトリン酸二水素カリウム 0.62% v/v塩化ナトリ ウム 0.02% w/v カサミノ酸(ディフコ)o、2% w/’vグルコース 04% v/v 硫酸第一鉄・5水和物 0.001%w/v@酸マグネシウム・5水和物0.0 1% W/V培養物を26°CC1220rpで16時間、回転振盪器上におい てインキュベートした。遠心分H(10,OOOrpm、10分)により培養物 を透明化し、上清を採取し、400m1の酢酸エチル(炭酸カリウム上で蒸留) で2回抽出した。酢酸エチル層を採取し、30m1の蒸留水を添加し、35℃で の回転蒸発により酢酸エチルを除去した。
こうして得た水溶液を、疎水性樹脂(スチレノーシヒニルベンセンコポリマーC HP3C1ミッヒシ社)を収容したカラムに2回導通した。カラムを蒸留水(6 0mlL次いて水中3o%v / vメタノール(60ml)、次いで水中7o %V /′Vメタノール(60ml)で溶離した。全体を通して画分を相補性バ イオアッセイにより、生物学的活性につき監視した。
70%画分(検出可能な生物学的活性をすへて含む)を採取し、35℃での回転 蒸発により3mlの容量に濃縮した。さらに実質的な精製を下記に従って設定し たHPLCにより行った カラム 半調製用、逆相 (S50DS2、ハイークロム社) 移動相 水中15%v/vメタノール 流量 2ml/分 監視用波長 210nm 注入容量 0. 5ml オートインデューサーは約175分で溶出した。
画分をプールし、35°Cでの回転蒸発によりメタノールを除去し、水溶液を凍 結乾燥して、1mgの99十%純1fN−(β−ケトカプロイル)ホモセリンラ クトンを凍結乾燥白色粉末として得た。
実施例3 エルウィニア・カロトボラATCC39048におけるメタンスルボン酸エチル (EMS)突然変異誘発による、オートインデューサーを産生じない突然変異菌 株 1 エルウィニア・カロトボラATCC39048を、10Mg/mlのカナマ イシン、50Mg/mIのテトラサイタリンを含有するLB培地(マニアチス( ManiaLis)ら、1982)中で、回転振rI!器中において26℃で増 殖させる。0Dsooを測定して、培養が定常期(OD6oo>2.0)に達し たことを確認する。
2、 上記の培養物1.0mlを50m1の新鮮な複合培地に接種する。26℃ の回転振盪器に乗せる。OD 6o oが約0. 7になるまで増殖させる。
3、1.0mlの培養物を無菌のマイクロフユーシ試験管中で12K rpmに おいて2分間、室温で遠心分離する。細胞を1.0mlの無菌sPc緩衝液に再 懸濁する(SPC緩衝’m:0.15M NaC1,10,8mM NaH7P 0+、9.0mMクエン酸(pH7,0))。細胞を上記に従ってペレット化し 、上清を廃棄し、そして細胞を1.0mlの無菌SPC緩衝液に再懸濁する。
4、25μlのメタンスルホン酸エチル(EMS)を、1.0mlの無菌SPC 緩衝液に懸濁した細胞に添加して、EMSの2,5%溶液を得る。次いで細胞を EMSと共に、振盪せずに1時間、室温でインキュベートする。
5、 細胞をマイクロフユーシにより12K rpmにおいて2分間、遠心分離 する。上清を除去し、細胞を1.0mlの無菌5%チオ硫酸ナトリウム(pH7 ゜0)に再懸濁する。細胞を1.0mlの無菌SPC緩衝液で2回洗浄して、痕 跡量のチオ硫酸ナトリウムがある場合にはこれを除去する。
6、 細胞を1.0mlのLB培地に再懸濁する。26℃のインキュベーターに 振盪せずに1時間入れておく。
7、 無菌水中に細胞を希釈し、100μl容量を、10ag/mlのカナマイ シン、50ag/mlのテトラサイクリンを含有する栄養寒天平板上に広げる。
平板を26℃で48時間インキュベートする。
8、コロニーを無菌のつまようじで平板からつまみ上げ、大腸菌ESS株を接種 したDST寒天寒天上板上種体を乗せる(オキソイドDST寒天は指示に従って 調製される。オートクレーブ処理後に寒天を45℃に冷却し、オキソイドブレイ ンハートインフュージョンブロス中で一夜培養した大腸菌ESS株3.0mlを ILのDST寒天に添加する)。平板を26℃で24時間インキュベートする。
カルバペネム抗生物質がエルウィニアコロニーにより産生されると、透明化が観 察される。カルバペネム抗生物質の非産生菌を選択する。これらにはオートイン デューサーを産生じない突然変異体コロニーが含まれる(全体のうち約20%が 抗生物質−非産生の表現型を示す)。
9、 オートインデューサーを産生じない突然変異菌株は、全細胞、フィルター 滅菌された培養上清を用いる相補性分析、および培養上清のHPLC分析により 同定された。
突然変異体の相補性試験 1 大腸菌超感受性菌株(ESS)を接種したオキソイドDST寒天を用いて、 エルウィニア・カロトボラATCC39048に由来するある突然変異体がもは やカルバペネム抗生物質を合成し得ないことを証明することができる。これらに は、カルバペネム生合成に必須であるオートインデューサーを合成し得ない突然 変異体が含まれる。オートインデューサー分子が拡散性であるため、この化合物 の生合成が欠如する突然変異体は、カルバペネム生合成経路における突然変異ま たは調節性オートインデューサー結合蛋白質を含む菌株−一これらは機能性オー トインデューサー生合成機構を備えていると思われるm−により相補されるであ ろう。
2、 相補性は、突然変異菌株BIO002/突然変異体22(以下突然変異体 22と呼ぶ)の全細胞を他の突然変異体、たとえば突然変異菌株Bll 001 /突然変異体26(以下突然変異体26と呼ぶ)と混合することにより見られる 。
3、 大腸菌ESSを接種したDSTS大寒で突然変異体を混和する。混合する と、抗生物質の産生および同時に透明な帯域が平板上に見られる。それぞれの突 然変異体を別個に接種すると抗生物質は産生されない。
4.1突然変異体の培養物からのフィルター滅菌した上清を別個の相補グループ の突然変異体に供給した場合にも、同じ効果が見られる。50μlの試料を、大 腸菌ESSを接種したDST寒天平板中に切り取られたウェル内に装入し、選ば れた突然変異体をウェルの縁に沿って接種する。平板を26℃で24時間インキ ュベートしたのち、抗生物質の存在により生じた透明な帯域が見られるであろう 。
5、 突然変異体、たとえば突然変異体26からの上清を突然変異体22に供給 すると、後者において抗生物質の産生か誘導される。突然変異体22からのフィ ルター滅菌した上清をバイオアッセイ平板上で突然変異体26と共にインキュベ ートした場合は、カルバペネムの誘導は見られない。
次表に調製された突然変異菌株を挙げる。
艮」 ^05002 B NTG BO30014堕S^05003 9 1JTc  B10002 22 韻5AO500510NTG 810003 23 DI S^05020 II NTG AO502612槓℃ AO600113NT(: AO7005+4 NT(: ^07037 15 組℃ AO1100316117c 八〇11004 17 8T(: ^011017 IS NTC 八〇へ1020 19 NTC ^08022 20 NTC BIo 001 21 訃S !1loooii 21a EMS BIo 005 25 訃5 1111001 26 本S 生した突然変異体の総、H173 実施例4 且旦lス良1の構成 大腸菌において生物蹟人青星墾登與!するビメ生t・フィ ッピーを含む大腸菌ベクターpSB226は先に報告されている(ヒル(Hil l)つ先にエンゲブレヒトおよびシルバーマン(Engebrecht、Sil verma n) (1987)により同定された配列に対する相同性をもつべ く設計された下記のプライマーを用いるPCRにより得られた。
AAG CTr ムト=CC11: に(TτAA TrT TrA AACτ ^τace CAAτC^^買TrT ’rAr CAAエエΩ TACCTA  ACCAACCTCCCT TCCCTT τ^τ TCC^pSB226の ユニークEcoR1部位に挿入した。組換えクローンを、ドデカナール蒸気およ び合成ビブリオ・フィγシエリオートインデューサーの存在に依存する生物発光 表現型に基づいて選択した。このような組換え体の1つをpSB237と表示し た。
この例では大腸菌[pSB237]、すなわち前記のように外性N−(β−ケト カプロイル)ホモセリンラクトン(または同族体)の存在下でのみ生物発光が発 現する細菌を用いる。この表現型が、合成オートインデューサー、またはオート インデューサーを産生ずる可能性がある他の細菌に関する試験の基礎として用い られる。
このパイオアフセイ法は、上記の大腸菌[pSB237]に基づくものである。
大腸菌[p S B 237]の一夜LB培養物(マニアチス(Maniati s)ら。
1982)を用いて、新鮭なLB@地中に適宜希釈することにより指数的培養を 開始する。1.00μmの指数的培養物をマイクロタイタートレーフォーマット 内のマイクロタイターウェル中へ装入する。100μmの無細胞培養上清または 適宜希釈したN−(β−ケトカプロイル)ホモセリンラクトンをウェルにそれぞ れ添加し、これにより大腸菌[pSB237]からの生物発光を誘導する効力を 評価することができる。マイクロタイタートレーを30℃でインキュベートした のち生物発光を測定するが、それに先立って各ウェルにエタノール中の1%ドデ カナール5μmを添加しなければならない。大腸菌[pSB237]に由来する 生物発光表現型を用いるオートインデューサー検出の限界は、細菌培養物をイン デューサーに!INする期間に依存する。lOng/ml(培養物)を越える濃 度においては、生物発光の誘導か速やがである(10分未m)。これより低いf M廣においては、誘導か次第に低速になるが、20時間のインキュヘーンヨン後 には8゜pg/ml程膚の低いaIfでも上口濃度の対照と区別することができ る。これによってこの生物発光アッセイ法は、インデューサーの高感度かつ簡単 なモニターとして確立される。
暖鷹夛 緑膿菌は特定の増殖条件下でのみ相補活性(オートインデューサーとして確認さ れた)を生しる。富栄養培地、たとえばLBまたはプレインハートインフユーソ Jンブロスの場合、相補活性の程度が低い。制限または最少培地、特に1mg/ mlのFe([l[)を補充した培地の場合、相補活性の産生は著しく高い。
標準濃度のオートインデューサー(L−異性体)と比較することにより、このよ うな緑膿菌培養物の上清はほぼ10ng/mlのオートインデューサーを含有す ると推定することかできる。相補活性の培地依存性は、その産生が調節されてい ること、および好ましい条件下では産生量が先に廂洋細菌において報告されたも の(ニーベルハルト(Eberhard)、1981;Iμg/ml)に匹敵す る可能性があることを強く示唆する。
蟇W−(Serratia marcescens)霊菌は大腸菌[pSB23 7]に対して緑膿菌と同様な水準の相補活性を生じることができる。主な相異は 、この場合培地による変動性がなく、BHIf、清から著しく高い相補性が得ら れることである。これはオートインデューサーの構成性発現を示唆すると思われ る。これはビブリオ・フィッシユlJにつき先に報告された特色である(ニーベ ルハルト(Eberhard)ら、1981)。
奇怪変形菌(Proteus m1rabilis)およびシトロバクタ−・フ ロインディ (Citrobacter freundii)これらの細菌は双 方とも制限増殖培地(CCY;スチュワード(Stewart)ら、1981) において相補活性を生じる。生物発光アッセイによって詳細に調べられた活性は 、比較的低い水準のインデューサー形成、あるいはルシフェラーゼ−1uxR生 成物に対する比較的低い活性をもつインデューサー同族体の産生を表す。それに もかかわらず、活性の出現通産は相同化合物に対l、てlng/m1を越えるイ ンデューサー水準を反映する。
低いが検出可能な活性を伴う微生物 表2および添付の図3に、大腸菌[pSB237]に生物発光の活性化に対する 相補性を備えた微生物を挙げる。一般に活性かバックグラウンド対照を越えて測 定可能な水準になるまでに0.5−6時間を要する。低い水準のオートインデュ ーサーの検出が時間に依存するとすれば、これらの長いインキュベーション期間 は微生物培養物中のインデューサー水準の低さを反映する可能性がある。富栄養 培地においては相補活性を示した培養物はほとんどなかったが、制限CCY培地 は特に産生が高かったことは、特に興味深い。
大腸菌[pSB237]に対する低い固有活性をもつインデューサー同族体が産 生されるというのが上記に代わる説明となる可能性はあるが、同様にこれらの結 果は基礎的水準のオートインデューサー産生の検出を反映するものである可能性 もある。これらが適宜な生理学的引き金となる事象ののち、遺伝子制御機能に関 して高い産生へ移行するという可能性がある。
他の試験が下記の微生物により同様に陽性の結果(すなわちオートインデューサ ーの産生)を示した ハフニア・アルベイ(Hafnia alvei)、セラ チア・リクエファシエンス(Serratia 1iquefaciens)、 エンテoハククー・アグロメランス(Enterobacfer agglom erans)およびラーネラ・アクアチリス(Rahne l l a aqu a (il【s)。
表2 ^1 ^・r−−as l1%l’1Xlhl +畠 エーロモナス!ヒドロフ ィラ1、C0IIT暇 対照 〔11aζ…υIC愉r閉 セレウス菌0、aaeHlus eoagi+in s バチルス?コアギユランスE、Sac…us mg自r++Ja 巨大国F 、l曇(…嚇wgal*r1m KN 巨大国 KMG、@aclllIIsI uetll11 枯草菌N、@roc+Ioth山+vrw+5xecta ブ ロコトリックスーサーモスファクタムz(lIP帥a(11rfrtmaN 6 671 ントロバククー・フロインディ 607114 ζ1Iro6acte r rre+JT++ll+ 9756 シトロバクタ−、フロインディ 97 56C2C1tro6acler ko1er+ 10849 ントロバクター ーコセリ 108490、*ac…uI Coaq%+1anz /(チルス争 コアギユランス(zSac…us ceres+s mu セレウス♂ 866 Fz1acNlus 1lcheIl+lorwls バチルスψライケニホル ミスGzlla(111u%&IHII’1ll11 バチルス・マセランスX 、8Aelllul H9畠+erlum 9filS 巨大国 9885^、 Alca119eMl 1aecalls フル力IJ 大便1111、Ele Ml*lIa aerog3″6 クレブシェラ・エロゲネスC,Llsler la grayl+ リステリア・グレイe、LISterla 簡瞑ytog e+’+ts 4@S9 9球[、J スf 、Jア4859E、Llsl@r la□八窄#1230へ4 単球症リステリア 23074F、LISterl a −■ytogems 534@ 単球症リステリア 5348’J ””” ”””””’ モ/:I77’7ス4テ’7スIt、C@マー帆 対照 ”5 Pl’6te”alral+“Io“ 奇形変形菌’5 pI″L+te ul v+i1garls 尋常変形菌C1COIITI帆 対照 0、pseumwy+ai aarq+msa $101 1i1111 p  A Q l (死)E5pleu−嗜as nuaresc闘 蛍光画r5ps ■−as p++l1das シュードモナス・ブチダスc、e詩umas o ut+ma >ao シ、−トモナス−プチダ 34ON% pse−aspu t+am+caa シューFモ+ス、フチタIC4A“6pseuemoeas  e”6°JTI シュードモナス・プチダ JTI@6Sa ’″′。f′@ l ’ a m’I zo″′ae サ、レモ* ラ、 y l ソ+” ”” ””” 1″′””” サル%*う” イン7 y ンティ7゜06Sa+−1 1“−1@v16o サルモネラ・モノテビデオt、Sal″6′+el 14  typNI″″Mm trz * スミチア ス菌 LT2五、5treot ococ朝IIIIt暑ns ストレプトコッカス伊ミュータンス07 5Ia O″7+0cu%aur輻11色フFf)nWlt、v+hr+o cha+e rae w a+ 、レラ菌 non 0117 Escxr+crsa ca ll Klz 大腸菌 K12’7 ’ M as+tat−*r世LEQI  5ngオートインデューサーNt’−−−− 実施例5 (化合物No、1.2.3.4.14.15および16)一般法 トリエチルアミン(1mmo l)を、塩酸ホモセリンラクトン(L−異性体も しくはD−異性体またはうセミiM合物)(Lmmol)の、水(2mlJ中に おける溶液に撹拌下に添加し、次いて3−オキソアルカン酸のエチレングリコー ルケタール(1mmo l)および塩酸1−エチル−3−(3−ジメチルアミノ プロピル)カルボジイミド(Lmmol)を添加した。混合物を20時間撹拌し 、次いで約35°Cて回転蒸発により乾固させた。淡橙色の残渣を温酢酸エチル (5X5m1)で抽出し、抽出液をプールしておき、水(1x3ml) 、5% 炭酸水素ナトリウム溶液(IX3ml) 、LM硫酸水素カリウム溶!(1x3 ml)、そして最後にブライン(IX5ml)で順次洗浄した。乾燥させ(M  g S O4)、溶剤を真空中で蒸発させて、3−オキソアルカノイル化ホモセ リンラクトンのエチレングリコールケタール(40−50%)を得た。
過塩素酸(60%、0.25m1)を、ノクロロメタン(15ml)中のアルカ ノイル化ラクトン(0,5mmo l)の水冷溶液に添加した。混合物を0℃で 0.5時間撹拌し、次いて室温で15時間撹拌した。溶剤を真空中で除去し、残 渣を酢酸エチル(20ml)に再溶解した。溶液を冷水(2x5ml)およびブ ライン(IX5ml)で洗浄し、乾燥させ(MgS○4〕、回転蒸発させて、目 的とするN−(3−オキソアルカノイル)ホモセリンラクトン(55−60%) を得た。
化合物16はホモセリンラクトンの代わりにホモシステイレラクトンから誘導( 化合物No、5.6.7.8および9)二鮒佳 トリエチルアミン(Lmmol)を、塩酸ホモセリンラクトン(1−一異性体も しくはD−異性体またはラセミ混合物)(Lmmol)の、水(2ml)中にお ける溶液に撹拌下に添加し、次いて酸無水物(3mmol)(化合物5.6およ び7〕または酸(1,5mmo l)および塩酸1−エチル−3−(3−ジメチ ルアミノプロピル)カルボジイミド(1,5mmol) (化合物8および9) を添7110した。混合物を室温で一夜撹拌し、次いで真空中で蒸発乾固させた 。残渣を水(5ml)と酢酸エチル(20ml)の間で分配し、有機層を5%N  a HCO+l容e (2×5m1) 、LM KH3O4溶液(IX5ml )およびブライン(1x5ml)で順次洗浄した。乾燥させ(M g S 04 ) 、溶剤を除去して、表題の(化合物10.11.12および13)二鮒迭 N−(3−オキソアルカノイル)−L−ホモセリンラクトン(0,2mmo l )をメタノール(5m1.)に溶解し、この溶液を2M HCl−メタノールで 酸性(pH3−4)となした。ナトリウムンアノボロヒドリド(0,5mmo  l)を撹拌下に10で添加し、2MMCl−メタノールを時々添加することによ り反応混合物をpH3−4に維持した。2時間後に溶剤を真空中で除去し、残渣 の酢酸エチル抽出液(3X5ml)を合わせて乾燥させ(M g S 04)  、蒸発させて、表題のhFo±/誘導体を得た。生成物をシリカプレート上でC HCl 3M eOH(9: 1)中において調製用Wiriiクロマトグラフ ィーにより精製し、そしてHPLCにより再精製した。化合物10および11の 場合はこれを分割し、ジアステレオマーを分離した。
これらの方法により製造されたオートインデューサーおよびその同族体は純度9 0%以上であり、さらにlX25cmの550D82半調製用カラムを使用し、 15−20% M e OH−H20混合物により無勾配溶離し、かつ210n mにおいて監視する逆相HPLCによって精製した。生成物を凍結乾燥し、0℃ より低温で保存した。
すべての化合物(表3参照)が下記のとおりIR,質量スペクトル(El、)お よび高電磁taNMHにより解明された。
理論値 mHz 213.100il、+85 (’D)、+70 (8)、1 55 ()l、+43(3コl、 +28 (81,03(+9)、+02 ( 561,101(351,71(112]。
57 (TOO)。
δH(CDC131(400M)lzl O,9(3H,t、 CH31,C6 4(2H,5extet、 CH3,C1121,2,22(IH,ciddd 、 4a−H)、 2.5+ (2H。
t、 CO2,CO)、 2.77 (+H,d(id、 4β−Ho、 3. 47 (2M、 s。
CO,C)+2.COl、 4.2B (1)1. d(1(1,5α−H)、  4.48 [1M、 d(1,5p−Hl。
4.59 (1H,ddd、 :1−Ml、 7.65 (1)1. bs、  NHI。
513((CDC1311コ、58 (CH31,+6.91 (CH2)、2 9.94(C)+21. +66.38 (CO,NHl、 +74.83 f rin9 C−01,206,54(C−01゜raft (Er) +$1  +99.01145 +25. M”、 Cg)113NO4理論値 mHz  +99.0845)、+70 (9)、+54 (7)、+41 (61,+2 5−(CH14[N−(3−オキソブタノイル)−L−ホモセリンラクトン]m /z (EII (%1 +85.0701 (3,Mo、 C3)11.No 4理論値 mHz +85.06871. +40 (41,127(7)、+ 02 (4)、+01(Hl、 57 (72)、 43 (jool。
rooz(IJI (%l 17+、0922 (12,M”、 C8M、3N o3理論値 miZ+7+、08961. 153 (41,143(651, 128(51゜+25 fsl、+02 (10)、+01 (TO)、71  (571,5) (651,43(1oo)、 ろH(CDC131(400M)lz) 0.96 (3H,t、CH31,1 ,68+2H,5extat、 CH3,CkL2)、 2j9 (18,(1 (1(!d、 4a−Ml、 2.24 (2N。
t、 CH2,COl、 2.82 (IH,+idJ叩−F41.4.29  (114,d(1(1,5α−Hl。
4.47 (1M、dtfl、5β−Ml、4.59 (+H,d+:1ci、 :l−Ml、6.26 (1H,bs。
MHI。
mHz (El)(%l +43.0546 (6,M”、 C614gNO3 理論値 +43.05821. +25 (51,116(2)、101 (3 1,981111゜57 (931,43(1001゜ δH(CDC13) (400M)Izl 2.06 (3H,s、 C)+3 )、 2.19(1M、 d(ldd、 4α−Ml、 2.78 (1M、  dd(1,4p−H)、 4.29 (18,delcl。
5α−14)、4.4フ (1M、(1(1,5p−H)、4.62 (IH, (1(!d、3−H)、6.57t1o、bs、N)11゜ 化合物8 [N−[(E)−ヘキサ−2−エノイル]−L−ホモセリンラクトン ]mat (EI) (%) 197.108g (II、 M”、 C108 15NO3理論値 m/z 197.+0521. +54 (91,97(1 001,85(31゜6H(CDC131+400 MHzl O,94(IH ,t、 CH31,C48(2H,S@Ktfle、 CH3,C112)、  2.17 (3H,m、 4Q−Han+1C)I−C4i、COl、 6.N  (+H,d、 NHI、 6.90 tlH,(1切C11−CH,CO)  。
m/z (Ill (11+99.1256 +5. M”、 c、on、、N o3理論iiI m/z 199.+208)、lフO(5)、+56 (Il l、To (1001,856,43(+H,d、 NHI。
m/z (EI) (%l +97.0995 +9. M”−Hl0. C, OH,5No3理論値 m/z +97j052)、+72.0629 +52 . M”−C3H7,、C7H1ONo4eieid、 5p−Hl、 4.5 71+H,ddd、 3−Hl、 6.55 (1)1. br s、 NHI 。
化合物1i [N−[(R)−3−ヒドロキシヘキサノイル]−L−ホモセリン N論値raft +72.06+O1,+43 (2)l、+02 (+001 ゜6H(CDC13) (4008Hz) 0.94 (3M、 t、 co3 )、143(2H,m、 CH3,C1121,+、ss +2)1. m、  C112,CH,OH1,2,19(IN。
4.55 (l)l、 d+id、 3−Hl、 6.50 (IH,br s 、 N)l)。
(2H,qulntet、 CH3,C1121,2,+5 (+H,m、 4 a−Hl、 2.33 (2H。
(18,br s、 020 互換性 、NHl。
5o (C201(90Moz) 1.20 (3M、 d、 CH31,2, 20(1M、 m、 4Q−H)、 2.40 (2H,d、 C112,CO )、 2.57 (1M、 m、 4C!−H)、4.0−4.70 +414 .m、5−Hl、3−HおよびcH,oo)。
化合物14 [N−ベンゾイルアセチル−L−ホモセリンラクトン]理論値 m /z 247.08441. 14フ(121,105(1001,77(37 1゜6H(CDC13/DMSO−d6) (908Hzl 2.20−2.8 0 (2H。
m、4−Hl1. 3.94 (2H,s、CO,C112,CO)、4.10 −4.80 (3H,m。
5−Hlおよび]−H)、7.30−7.70 (3H,re、 Ar141.  7.95 (2H,dd。
ArHl、8.56 (1H,d、NHI。
表3 オートインデューサーおよびその同族体No、 RC−3ホモセリンラクトン における からの キラリティー 全収率 l CH3,CH2,CH2,CO,CH2,COL 25に2 C)!3.C H2,CH2,GO,CI’+2.COD 26r。
3 C1(3,CH2,GO,CH2,COL 28χ4 CM)、CO,CH 2,COD、L 2♂25 CH)、CH2,CH2,COD、L 39!6  CH3,CH2,CH2,COL 40!7 C)+3.COL 20! a CH3,CH2,CH2,C)1m(:H,COL コ5χQ C)+3. CH2,CH2,C)+2.Cl42.COL 60χ+0 rsl−CH3, CH2,CH2,CH(OH1,C)+2.co L 5χ+I (R)−CH 3,CH2,CH2,CI((OH+、C)!2.co L 5χ12 (R5 )−CH3,CH2,CM(O)+1 、CH2,COL δχ13 TR5) −CH3,CH(OH1,CH2,COL 7:+& Ph、CO,CH2,C OL 、 20;15 CH3、CH2,C)+2.CH2,CO,C町、CO l6” CH3,C112,CH2,CO,CH2,CO★ この化合物におい ては環酸素原子がイオウで置換されている。
実施例6 エルウィニア突然変異体PNP22を、寒天平板中に切り取られた、大腸菌ES Sを接種した3mmのウェルの縁の周りに接種した。実施例5の各同族体の一定 範囲澗廣の溶液を蒸留水中に調製し、フィルター滅菌し、各ウェルに50μIを 添加した。平板を26℃で一夜インキュベートし、生じた阻止帯域の直径を測定 した(mm)。図4は阻止帯域の直径(これはカルバペネム抗生物N産生の誘導 を表す)を種々の化合物の濃度に対して示したグラフである。化合物1.14. 3.11.12.9.10および6につき用量応答曲線を示す。この系列の残り の化合物は、約10%の活性を示すD−異性体(データは示されていない)を別 として、このアッセイにおいてほとんど、または全く活性を示さなかった。
実施例7 木場IN [pS8237ト舎街か菌株として用いる緑膿堕の肚舞大腸菌[pS B237] (図5)を指示体として用いて緑膿菌の計数法につき研究した。p SB237は大腸菌にオートインデューサー依存性の生物発光表現型を付与した ものであり(外性アルデヒドを添加した際)、従って緑膿菌からのオートインデ ューサーの産生を検出することかできる。この実験は緑膿菌の一夜培養物を必要 とし、これを10倍ずつ順次希釈して約2.20および200コロニーかニトロ セルロース膜上に濾過されるようにする。本発明者らは、注入平板法より膜の使 用の方が好ましいことを見出した。膜は緑膿菌が増殖するための温気的環境を与 えるからである。上記の膜を大腸菌[pSB237]の菌叢に乗せる。緑膿菌か らのインデューサーが膜を通して拡散し、緑膿菌コロニーの大きさに等しい局部 的頭載の大腸菌[pSB237]の菌叢の生物発光の引き金を引く。
発先頭域数が緑膿菌コロニー数に正確に相関する。混合培養においては、オート インデューサーを産生ずる細菌コロニーのみが大腸菌[pSB237]の菌叢に おいて発光し、従ってこれは他の点では近似する細菌間の極めて明瞭な区別を与 uria)ブロス中において増殖すせた。
2、 ルリアブロスを用いてti−膿菌一夜培養物の10倍希釈系列を調製し、 コロニーを計数するために試料をルリアブロス寒天に乗せた。
3、0.5mlの大11Ji菌[pSB237]−夜培養物を4mlの溶融(4 5℃フルリアブロス寒天に添加し、ルリアブロス寒天平板上に広げた。
4、1mlの緑膿菌希釈系列−8、−7および−6(二重試験)を別個にゲルマ ン0.45μmニトロセルロース膜上に濾過した。次いでこれらを別個に、上記 の(3)で調製した大腸菌[pSB237]寒天菌叢に乗せた。
5、 平板を30℃で数時間インキュベートし、ノナナール蒸気にaiit、た のちハママッ・アーガス10100Viカメラで機影した。
−6多すぎて計数できない 多すぎて計数できない突然変異体PNP22をEC P培地培地−夜増殖させ、2%の接種物(v/v)を100rn lの新鮮なE CP培地に添加した。これを回転振盪機(22Or pm)上で26°Cにおい て6時間インキュベートした(OD>2.0になるまで)。
カルバペネムのHPLCアッセイ 細菌を11000Orpで10分間の遠心分離により採取した。上清を蒸留ジク ロロメタン中4%のアリファツト(ALiquat)336 (アルトリッヒ) の溶液で抽出した。逆相、半調製用カラムを用いるHPLCにより試料を分析し た。
PNP22における外性オートレギュレーターの添加によるカルバペネム生合成 合成により製造されたオートレギュし一夕一を0−75μg/mlの濃度範囲で 添加し、用量応答曲線を作成した。カルバペネム産生の誘導に関する閾値は約0 5μg/’mlである。最適濃度は1. 0μg/mlである。この′a度を越 えるとカルバペネムの生合成が阻害されるように思われる。
L−異性体の代わりにD−異性体を用いて(すなわち化合物1の代わりに実施例 5で得た化合物2)、この実験を反復した。この場合、カルバペネム産生の誘導 に関する閾値は約2μg/mlであり、最適濃度は30μg/mlであった。
微生物代謝の測定は幾つかの方法により監視することかでき、その1つはインピ ーダンス監視法として知られている。細菌を培地中で増殖させた場合、代謝の最 終産物は一般に最初の増殖基質より高く帯電することか示されている。生したイ ンピーダンスの変化を監視し、′増殖″または代謝曲線を作成することができる 。異なる基質中での増殖により得られた曲線を基質の増殖性に関して比較するこ とかできる。これらの曲線をfil用して、与えられた試料中の細菌の個数を判 定し、阻害物質、たとえば抗生物質に対する微生物の感受性を推定し、また増殖 物質の有用性を判定することもてきる。
実験 マルサス(Ma l t hus)AT増殖分析装置を用いて得られる曲線に対 して培地中のオートインデューサーか没ぼす影響を調へるために実験を行った。
栄養ブロス(Lab M、lab 14)中における霊園の4時間培養物の系列 10倍希釈液を、無菌の0.9%塩類溶液中に調製した。10−4または10′ 希釈液0.02m1を下記に詳述する培地の試験管6本に添加した。試験管を混 合し、次いでマルサスシステムに取り付けた。
オートクレーブ処理前に5g/Lのトリメチルアミノ−N−オキシドを添加した イースター・アント・ギブソシ培地(Lab M、tab 137)を、全体を 通して用いた。亜セレン酸ナトリウムを除外し、製造業者の指示に従って培地を 調製した。インデューサー(N−(β−ケトカプロイル)ホモセリンラクトンの 合成品)溶液を無菌水中に調製し、マルサス試験管に添加して、最高80ng/ mlの種々の最終濃度を得た。
9iflの実験のうち8紐か、オートインデューサー濃tf5−20ng/ml において300−500マイクロンーメンスの最大出力増大を示した(オートイ ンデューサーかセロの場合の出力と比較)。これらの結果は、インデューサーの 存在下では細菌増殖の増殖か得られたことを明瞭に証明する。
表3に記載したオートインデューサーおよび種々の同族体を、実施例4に記載し たアッセイ法により大腸菌[pSB237]におけるそれらの発光誘導能につき 試験した。
他の実験において、オートインデューサーおよび種々の同族体の10倍希釈液を 、大腸菌[pSB237]におけるそれらの発光誘導能につき試験した。上記と 同様に発光水準で表して下記の結果が得られた −希釈液 化合物 −2++++ ++++++ −3++++ +十+ ++++ −4++++++−++++ −6++++ − エルウィニア・カロトボラATCC39048を実施例2の場合と同様に増殖さ せ、ただし最終濃115μg/mlのオートインデューサーを含有するが、また は含有しない50m1のECP中へ接種用−夜培養物Lmlを接種した。培養物 を26℃で振盪式インキュヘーター中において240rpmでインキュベートし た。100μIの上清試料を採取し、スフエリソルブ(Spherisorb) S50DS2 HPLCカラムに注入し、100mM KH2PO4により2m l/分で溶離した。カルバペネムのピークは約7.8分で溶出し、254nMに おける吸光賀により測定された。オートインデューサーの添加は、カルバペネム の産生(3−6時間)を対照(5−8時間)より数時間早期に移行させた。
富国の一夜培養物:ルリアブロス中で37℃において静止増殖。
マクシマム・リカバリー・グイリューエンド(MRD)(オキソイトCM733 、ロットNo、203 40764) 製造業者の指示に従って調製。
ルリア寒天(LA)平板。
バイオレットレット胆汁グルコース寒天(VRBGA)(オキソイドCM485 ゜ロットNo、138 40768)平板・製造業者の指示に従って調製。
オートインデューサー原M:DL−N−(3−オキソヘキサノイル)−L−ホモ セリンラクトン、酢酸エチル中10mg/ml。
方法 オートインデューサー20ng/ml (寒天)を含有する平板を下記の方法で 調製した オートインデューサー溶液4μg/mlを、4μlの原液と10m1のマクシマ ム・リカバリー・グイリューエンドの混合によりFa!した。
予め注入し、乾燥させた寒天平板をほぼ2g秤量し、オートインデューサー溶液 5μI/g (寒天)を分配し、無菌の使い捨てし一字形スブレグーにより表面 に広げた。次いで平板を暗所で4°Cに一夜保存したのち、使用前に乾燥させた 。
オートインデューサー溶液の代わりに無菌のマクシマム・リカバリー・グイリュ ーエンドを用い、同様にしてオートインデューサーを含有しない対照平板を調製 した。
一夜培養物を、無菌のビシヨー氏液(Bijou’ s)中に、下記の混合によ り10倍系列希釈法で10−4に希釈した500μl培養物 + 4500μl  MRD (=10−’)500μI 10= + 4500μl MRD ( −10−2)500μI 10−’ + 4500μl MRD (=10−” )101希釈液を後続実験において使用懸濁液として用いた。
ぢ照 100μlの使用懸濁液を上記に従って1oooμl容量に系列希釈し、得られ た10−1.10”2および10°3希釈液を下記の培地上で二重試験法により 表面ルリア寒天(LA) ルリア寒天 + 20ngオートインデューサー(LA+1)バイオレットレッ ト胆汁グルコース寒天(VRBGAンバイオレソトレッド胆汁グルコース寒天  + 20ngオートインデューサー(YRBGA+I) 凍結ショック試料 残り4900μmの使用懸濁液をフリーザーに移し、−21℃で保存した。21 0分後にこれを31.5℃の水浴中で15分間融解し、100μlの融解した使 用液、およびMRD中における融解した使用液の10−1希釈液(二重試験)を 、上記4種類の寒天に乗せた。
22℃で24時間および48時間インキュベートしたのち、平板を計数した。
結果 結果は、回復したコロニー形成単位/ml(使用液)として示される。表4は4 8時間のインキュベーション後の培養密度を示す。
表5は、オートインデューサーを含有する、および含有しないルリア寒天上にお ける、24時間および48時間のインキュヘーンヨン後の培養密度を示す。
結論 オートインデューサーを含有する、および含有しない複合培地および選択培地の 間では、損傷を受けていない細胞の回復に差がない。
インデューサーを含有する、および含有しない複合培地(ルリア寒天)間では、 48時間後には損傷を受けた細胞の回復に差がないが、オートインデューサーを 含有するルリア寒天上では、オートインデューサーを含有しない同じ培地と比較 して、増殖/回復がより速やかである傾向かある(24時間後のコロニー数が高 い)。
インデューサーを含有する選択培地(VRBGA)上ではインデューサーを含有 しないVRBGAと比較して、損傷を受けた細胞の回復が有意に増大する。
インデューサーを含有しない場合の回復。
VRBGA+1上テノ回復率%−2,8/11=25%インデューサーを含有す る場合の回復 VRBGA+を上テノ回復率%−5.1/11−46%24時間後のLA上での 回復率 インデューサーを含有する場合−8,5/11−77%インデューサーを含有し ない場合−6,9/11−63%考察 選択寒天上における損傷を受けた生物の回復率が高いことは、選択寒天(胆汁酸 塩およびクリスタルバイオレット)に対する耐容性の改善および/または損傷を 受けた生物の修?Hの向上を示す。
24時間後にオートインデューサーを含有するルリア寒天上で見られたコロニー 数がオートインデューサーを含有しない対照と比較して高いことは、オートイン デューサーの存在下での回復/増殖がより速やかであることを意味する。
22°Cで48時間後の4種類の異なる寒天上における培養密度跋−文型 Ebarhard、A、(1972)。
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Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.式1の化合物をビブリオ・フィッシェリ(Vibrio fischeri )、ビブリオ・ロゲイ(v.logei)およびビブリオ・ハーベイ(V.ha rveyi)以外の微生物における遺伝子発現の制御のために使用する用途であ って、式1が ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中のnは2または3であり、 YはO、SまたはNHであり、 XはO、SまたはNHであり、 Rは置換されていてもよいC1−C12アルキルまたはアシルである)である用 途。
  2. 2.YがOであり、XがOであり、nが2であり、Rがアシルである、請求の範 囲第1項に記載の用途。
  3. 3.Rがケト基またはヒドロキシル基を保有する、請求の範囲第1項または第2 項に記載の用途。
  4. 4.Rがβ位にケト基を保有する、請求の範囲第3項に記載の用途。
  5. 5.化合物がN−(β−ケトカプロイル)ホモセリンラクトンである、請求の範 囲第4項に記載の用途。
  6. 6.遺伝子発現により生物発光が生じる、請求の範囲第1項ないし第5項のいず れかに記載の用途。
  7. 7.遺伝子発現により抗生物質が産生される、請求の範囲第1項ないし第5項の いずれかに記載の用途。
  8. 8.該化合物が細菌の増殖培地に含有され、これが細菌の増殖を促進する、請求 の範囲第1項ないし第5項のいずれかに記載の用途。
  9. 9.請求の範囲第1項ないし第5項のいずれかに記載の式1を有する化合物の光 学活性異性体。
  10. 10.異性体がL−異性体である、請求の範囲第9項に記載の光学活性化合物。
  11. 11.試料中のN−(β−ケトカプロイル)ホモセリンラクトンまたは同族体を 検査するための方法であって、このラクトンまたは同族体により遺伝子発現が増 強されるべく選ばれた検定細菌と接触させた状態で試料をインキュベートし、該 ラクトンの検査法としてその遺伝子発現を検出することによる方法。
  12. 12.特定の条件下でN−(β−ケトカプロイル)ホモセリンラクトンまたは同 族体産生することが知られている第1細菌の、試料中における存在を検査するた めの方法であって、このラクトンまたは同族体により遺伝子発現が増強されるべ く選ばれた検定細菌と接触させた状態で、この特定の条件下に試料をインキュベ ートし、第1細菌の検査法としてその遺伝子発現を検出することよりなる方法。
  13. 13.第1細菌が縁膿金(Pseudomonas aeruginosa)、 霊菌(Serratla marcescens)、奇形変形菌(Proteu s mirabilis)、シトロバクター・フロインディ(Citrobac ter freundii)および腸内細菌属菌(Enterobacters pp.)から選ばれる、請求の範囲第12項に記載の方法。
  14. 14.第1細菌を含有する可能性がある流体試料を濾過し、検定細菌を含む栄養 培地をフィルターに乗せ、そしてインキュベートする、請求の範囲第12項また は第13項に記載の方法。
  15. 15.遺伝子発現により生物発光が生じる、請求の範囲第11項ないし第14項 のいずれかに記載の方法。
  16. 16.遺伝子発現により抗生物質が産生される、請求の範囲第1項ないし第15 項のいずれかに記載の方法。
  17. 17.微生物の代謝、増殖および/または回復を刺激または促進するのに有効な 濃度で添加された、請求の範囲第1項ないし第5項のいずれかに記載の式1の化 合物を含有する、微生物の増殖培地。
  18. 18.異性体がD−異性体である、請求の範囲第9項に記載の光学活性化合物。
  19. 19.微生物の代謝、増殖および/または回復を刺激または促進するのに有効な 濃度で添加された、請求の範囲第1項ないし第5項のいずれかに記載の式1の化 合物を含有する、ビブリオ・フィッシェリ(Vibrio fischeri) 、ビブリオ・ロゲイ(v.logei)およびビブリオ・ハーベイ(V.har veyi)以外の微生物の増殖培地。
  20. 20.添加される化合物が請求の範囲第9項、第10項または第18項のいずれ かに記載の光学活性化合物である、請求の範囲第17項または第19項に記載の 増殖培地。
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