結核分支桿菌潛在藥物靶標膜蛋白MenA的結構和功能研究

《結核分支桿菌潛在藥物靶標膜蛋白MenA的結構和功能研究》是依託四川大學，由程偉擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：結核分支桿菌潛在藥物靶標膜蛋白MenA的結構和功能研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：程偉
• 依託單位：四川大學

項目摘要

結核病是世界上僅次於愛滋病的第二大傳染病。目前主要存在三大問題：一. 疫苗年代太久； 二. 主要藥物使用歷史過長，耐藥性日趨嚴重； 三. 診斷缺乏標識物，檢出率低。其中多抗藥性和廣泛抗藥性是最主要的問題，已嚴重威脅臨床治療。因此，現在關鍵任務是開發新的疫苗和抗生素。我們利用結構生物學、生物化學、遺傳學及細胞生物學等方法，研究結核桿菌致病相關重要蛋白，尤其重點研究潛在藥物靶標膜蛋白。我們針對結核桿菌呼吸鏈上必需的電子載體Ubiquinone 和Menaquinone的關鍵合成酶MenA和UbiA進行結構和功能研究，揭示該類膜蛋白酶的催化機制。同時我們對來源人的MenA同源物蛋白UBIAD1進行結構和功能研究。通過MenA 和UBIAD1的結構比較，擬在MenA蛋白晶體結構基礎上進行抑制劑篩選、藥物設計和開發，力爭篩選到高選擇性抑制劑，為進一步的研究提供理論依據和指導，為醫藥轉化奠定基礎。

結題摘要

1.古細菌CDP-archeoal合成酶的結構和功能研究。 我們解析了古細菌CarS蛋白質家族解析度為2.3Å ApCarS-CT-Mg2+三元複合物晶體結構並揭示了ApCarS的底物識別機制和催化機制。該研究結果為靶向細菌磷脂生物合成提供了潛在的藥物靶點，為微生物耐藥研究及治療拓寬了道路。ApCarS是Aeropyrumpernix古生菌中磷脂生物合成的一個關鍵多次跨膜蛋白酶，通過生化和結構揭示ApCarS依賴二價金屬離子識別底物，進行CTP轉移的催化機制；該研究第一次報導古細菌CarS蛋白質家族結構和功能，解析了CarS對脂溶性底物DGGGP的特異性識別，對理解生物界CTP轉移酶家族的催化機制提供理論指導，對三界系統細胞膜關鍵成份的合成提出新的見解。同時，從進化角度詮釋了細菌和古細菌的CTP轉移酶是由一種特異性較低的共同祖先進來的。2.噬菌體交流機制研究:群體感應已經在細菌中進行了深入研究，群體感應信號之間的相互作用以及它們活動的協調性得到了很好的理解。然而，研究噬菌體和細菌之間的通訊以及病毒（噬菌體）通訊的分子機制的研究是有限的，該文通過生物學功能實驗和蛋白質三維結構揭示噬菌體裂解-溶源循環調控的分子機制。不僅為噬菌體之間的交流奠定了分子基礎，同時也為噬菌體用於臨床治療提供思路和理論指導，為目前微生物耐藥提供了新的選擇。我們通過顯示由在特定芽孢桿菌菌株中起作用的不同噬菌體編碼的各種通訊肽（SAIRGA和GMPRGA）以不同方式影響感染動力學：一種肽在促進溶原性方面比另一種更有效。為了獲得對這一過程的機理並闡明這兩種肽的差異效應的基礎，通過研究了一系列“仲裁”系統的晶體結構，該結構涉及感染細菌的噬菌體的裂解--溶原循環決定並揭示了如何通過六肽協調系統生理活動。總而言之，我們通過結構生物學和微生物學揭示噬菌體類似於細菌的“群體感應”調控機制，進一步揭示噬菌體之間交流具有複雜性。