我學(xué)者解析致病菌胞壁酸翻轉(zhuǎn)酶功能機制

科技日報合肥3月24日電 （記者吳長鋒）記者從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校微尺度物質(zhì)科學(xué)國家研究中心和生命科學(xué)學(xué)院陳宇星教授、周叢照教授和孫林峰教授課題組合作，闡明了金黃色葡萄球菌胞壁酸翻轉(zhuǎn)酶轉(zhuǎn)運胞壁酸的機制和翻轉(zhuǎn)酶特異性抑制劑的抑制機制。該研究成果日前在線發(fā)表在微生物領(lǐng)域?qū)I(yè)雜志《分子生物技術(shù)》上。

耐甲氧西林金黃色葡萄球菌（MRSA）是主要的臨床致病菌之一，其引發(fā)的感染難以治愈甚至可能致死。由于近年來抗生素濫用，出現(xiàn)了對所有的β-內(nèi)酰胺類藥物都具有抗性的MRSA菌株。研究表明金黃色葡萄球菌細胞壁主要成分胞壁酸是引起耐藥性的關(guān)鍵因素之一。在革蘭氏陽性菌中，胞壁酸是一類共價連接在肽聚糖上的陰離子多聚物。胞壁酸在細菌分裂、生物膜形成、宿主定殖以及細菌感染等過程中起著重要作用。因此，胞壁酸合成路徑中的關(guān)鍵酶是新型抗菌藥物的重要靶點。作為很有潛力的抗生素靶標(biāo)之一， 翻轉(zhuǎn)酶及其抑制劑得到廣泛研究。先導(dǎo)化合物小分子特異性抑制劑，是近期被鑒定出來特異性抑制效率較高的抑制劑，但是其抑制的分子機制并不清楚。

科研人員用冷凍電鏡方法，解析了金黃色葡萄球菌胞壁酸翻轉(zhuǎn)酶的同源蛋白，基于結(jié)構(gòu)，研究人員計算出了底物轉(zhuǎn)運通道，通過對組成通道的氨基酸殘基性質(zhì)分析并結(jié)合生理實驗，闡明了底物特異性識別機制。通過結(jié)構(gòu)比對研究提出翻轉(zhuǎn)酶及其同源蛋白利用“曲柄連桿”原理來實現(xiàn)底物轉(zhuǎn)運的分子機制。具有類似結(jié)構(gòu)特點的ABC轉(zhuǎn)運蛋白都可以利用這一機制通過相對微小的總體構(gòu)象變化轉(zhuǎn)運較大的底物。

該研究進一步通過生化實驗和計算機模擬確定了特異性抑制劑結(jié)合翻轉(zhuǎn)酶的精確位點，并闡明了其抑制翻轉(zhuǎn)酶轉(zhuǎn)運胞壁酸的分子機制。研究結(jié)果將為設(shè)計和優(yōu)化針對MRSA的新型抗生素提供結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)和理論指導(dǎo)。