肺炎鏈球菌莢膜多糖合成途徑的結構酶學

《肺炎鏈球菌莢膜多糖合成途徑的結構酶學》是依託中國科學技術大學，由周叢照擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：肺炎鏈球菌莢膜多糖合成途徑的結構酶學
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：周叢照
• 依託單位：中國科學技術大學

中文摘要

肺炎鏈球菌是人類主要的致病菌之一，其致病性主要是通過莢膜多糖實現的。根據莢膜多糖的不同，目前肺炎鏈球菌被分為93種血清型。由於抗生素的濫用，目前大部分血清型的肺炎鏈球菌對於抗生素產生不同程度的耐藥，因此開發新的藥物和疫苗預防肺炎鏈球菌感染迫在眉睫。本研究將分離純化實驗室常用菌株TIGR4的莢膜多糖，並鑑定其多糖組分。同時利用X-射線晶體學和冷凍電鏡等技術解析參與莢膜合成主要途徑--Wzy途徑中相關蛋白的三維結構，並對這些蛋白進行系統的酶學機理研究。本研究將為理解莢膜的合成機制提供理論基礎，並為研發新型的基於肺炎鏈球菌莢膜多糖的抑制劑和疫苗提供新的思路和途徑。

結題摘要

肺炎鏈球菌是人類主要的致病菌之一，其致病性主要是通過莢膜多糖實現的。根據莢膜多糖的不同，目前肺炎鏈球菌被分為93種血清型。由於抗生素的濫用，目前大部分血清型的肺炎鏈球菌對於抗生素都有不同程度的耐藥性，因此開發新的藥物和疫苗預防肺炎鏈球菌感染迫在眉睫。本研究項目中，我們純化了肺炎鏈球菌D39菌株中的多糖共聚合酶CpsC，初步的冷凍電鏡結果表明CpsC以環狀多聚體的形式存在，同時生理實驗表明CpsC的C端胞內區對於酪氨酸激酶CpsD的自磷酸化是必需的，且CpsD的磷酸化會影響莢膜多糖的鏈長。這些結果為後續結構解析提供了重要的參考，同時也有助於研究磷酸化調控系統在莢膜多糖合成中的作用機制。參與莢膜多糖合成的基因的表達可能受轉錄因子FabT和CpsR的調控。我們利用X-射線晶體學手段解析了肺炎鏈球菌FabT與23 bp的DNA迴文序列複合物的晶體結構。我們在體外合成了FabT的最適配體，並通過凝膠阻滯實驗證明了長鏈醯基ACP能夠增強FabT和DNA之間的親和力。結合表面電勢分析、序列比對和分子動力學模擬，我們發現酸性的ACP與FabT表面的鹼性區域結合，而長鏈脂肪酸則插入到FabT的疏水口袋中，並進一步用生化實驗驗證了該結合模型。CpsR屬於GntR轉錄因子家族的HutC亞家族，由N端的DNA結合結構域和C端的效應分子結合結構域組成。我們解析了效應分子結合結構域的三維結構，是由5股α-螺旋圍繞著中央的反平行β-摺疊片組成。我們還通過凝膠阻滯實驗發現CpsR結合的DNA序列並不是迴文序列，且不具有其家族結合序列的共同特徵，暗示CpsR可能以一種全新的方式發揮作用。我們的研究結果將為肺炎鏈球菌莢膜多糖的轉錄調控奠定基礎，為研發新型抑制劑抵抗肺炎鏈球菌感染提供靶標和理論依據。