アンピシリン: 分子生物学実験によく使われる抗生物質

reagent/a/ampicillin
6-17-2017 updated

  1. 概要: アンピシリンとは
  2. プロトコール

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概要: アンピシリンとは

アンピシリン ampicillin とは,バクテリアの細胞壁合成を阻害する 抗生物質 anticiotics の一つで,分子生物学実験でよく使われる。

つまり,アンピシリン耐性遺伝子と目的遺伝子の両方をベクターに組み込み,形質転換された大腸菌を選抜するわけである。

アンピシリンは,ペニシリン G にアミノ基を付加した aminopenicillin であり (3, 構造は 文献 1 より),これによってグラム陰性菌の外膜を透過するようになっている。そのため,グラム陽性菌および一部のグラム陰性菌に有効である。


アンピシリンの構造には,ページ下方にある ラクタム環 lactam ring が含まれている。ラクタム環は炭素数に応じて β-lactam (C が 3 個),γ-lactam (4 個),δ-lactam (5 個) のように名前がついている。このことから,ペニシリンやアンピシリンは β-ラクタム系抗生物質 と呼ばれる。


作用機序

アンピシリンの標的になる生物では,細胞壁の一部に薄い (わずか 1 または 2 分子) ペプチドグリカン peptideglycan でできている部分がある (3)。グリカン鎖はアミノ糖であり,δ-アミノ酸を含むペプチド鎖と cross-link している。

ペニシリン (アンピシリンを含む) は,この クロスリンク形成の最後の段階を阻害する (3)。この反応は細胞外で起こり,transpeptidase に触媒される。細胞壁の形成は,バクテリアが増殖しているときに活発に行われる。そのため,ペニシリン系の抗生物質は 増殖期のバクテリアに有効 であり,定常期のものには効果が低い。


Amp 耐性遺伝子

アンピシリンの構造には lactam ring が含まれており (図, 4),これを加水分解する酵素 β-ラクタマーゼ β-lactamase が Amp 耐性遺伝子となる (3)。


β-lactamase はペリプラズムに存在する 酵素 で,bla 遺伝子にコードされる TEM β-lactamase が分子生物学実験における Amp 耐性遺伝子としてよく使われる。

この酵素は 286 残基のタンパク質で,最初の 23 残基はシグナルペプチドである。Amp を含む LB プレート で大腸菌を選択する実験を考えてみよう。形質転換された大腸菌は β-lactamase を細胞外に分泌する。すると,形質転換されたコロニー周辺に Amp を含まない部分ができる (3)。ここには形質転換されていない大腸菌もコロニーをつくることができる。これが サテライトコロニーであり,またサテライトコロニーがしばしば形質転換されていない理由でもある。

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使用プロトコール

調製方法

ストック溶液は,以下の方法で調製する (5)。

  1. アンピシリンナトリウム塩 Ampicillin sodium salt を蒸留水に 5 - 20 mg/mL で溶解。
  2. 0.22 µm のフィルターで滅菌。
  3. ストック溶液は -20 °C で保存可能。

使用濃度など

寒天培地 (LB 培地など) には,20 - 50 µg/ml の濃度で加える (5)。20 - 200 µg/ml としている文献もある。

アンピシリンは熱に弱く,45℃ ぐらいまで冷ましてから加える。安定なアナログとしてカルベニシリン carbenicillin がある。これはペニシリンにカルボキシル基を付加した carbopenicillin で,アンピシリンに比べて高価である (2)。


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References

  1. By - 投稿者自身による作品, パブリック・ドメイン, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=11213692
  2. 分子生物学実験の便利帳. Link.
  3. Green and Sambrook, 2012a. Molecular cloning: A laboratory manual, 4th edition. Cold Spring Harbor Laboratory Press.

  1. By Edgar181 - English Wikipedia, パブリック・ドメイン, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1955126
  2. Sigma じっけんレシピ. Pdf file.