《大腸桿菌藥物外排蛋白MacB的結構功能研究》是依託中國科學技術大學，由侯文韜擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：大腸桿菌藥物外排蛋白MacB的結構功能研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：侯文韜
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
抗生素是人類戰勝致病菌的最有力武器之一。但是隨著抗生素的廣泛使用，越來越多的致病菌產生了對抗生素的耐藥性。大腸桿菌中的ABC轉運蛋白MacB能夠識別並外排大環內酯類藥物，如紅黴素、阿奇黴素等，因而發揮著重要的抗藥作用。該項目將利用X射線晶體學等手段解析MacB的三維結構，闡明其底物的識別和轉運機制，從而為藥物改造和新藥開發提供指導。由於革蘭氏陰性菌具有兩層膜，跨膜轉運過程由多個蛋白組成的一個轉運系統協作完成。MacB所在的MacAB-TolC轉運系統中，MacB是唯一的結構未知蛋白，因而其結構解析也有助於加深我們對革蘭氏陰性菌中這一大類轉運系統的組織和運作機制的理解。
結題摘要
抗生素是人類戰勝致病菌的最有力武器之一。但是隨著抗生素的廣泛使用，越來越多的致病菌產生了對抗生素的耐藥性。細菌產生有多種產生耐藥性的機制，其中之一就是通過降低藥物的滲透性和/或提升藥物泵出細胞的能力降低藥物的積累，從而產生抗藥性。而這些能夠將藥物泵出細胞的轉運蛋白被統稱為藥物外排泵（drug efflux pumps）。大腸桿菌（E. coli）中的ATP結合盒子（ATP-binding cassette，ABC）轉運蛋白MacB能夠識別並外排大環內酯類藥物，如紅黴素、阿奇黴素等，因而發揮著重要的抗藥作用。肺炎鏈球菌（Streptococcus pneumoniae）的基因簇spr0693-0694-0695編碼一個ABC類型的外排蛋白，是MacB的同源蛋白。研究發現該藥外排泵可以外排包括LL-37之內的抗菌肽，有效提高肺炎鏈球菌的耐藥性。我們解析了Spr0694-0695的3.3 Å的晶體結構，以及Spr0693的3.0 Å的晶體結構。我們利用生化實驗驗證了Spr0693-0694-0695能夠以複合物的形式發揮功能，並利用生理實驗驗證該複合物對於LL-37耐藥性的重要作用。結合E. coli的MacAB的結構，我們可以模擬出一個可能的底物進入通道，以此來推斷底物是採用側面接近（lateral access）的方式進入的。同時，我們利用該體系驗證了一個底物轉出通道的重要門控，也為這一類ABC轉運蛋白的轉運機制提供了重要的闡釋角度。同時，我們的工作也為新型抗生素的開發提供了堅實的結構學平台。
