《II型MEP合酶的催化機制及其底物結合模式的研究》是依託西北大學，由李恆擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：II型MEP合酶的催化機制及其底物結合模式的研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：李恆
- 依託單位：西北大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
細菌耐藥性的出現與蔓延迫使研究者們不斷尋找新的藥物靶點。萜類生物合成過程中的關鍵酶2-甲基-D-赤藻糖醇-4-磷酸（MEP）合酶，又稱1-脫氧-D-木酮糖-5-磷酸還原異構化酶（DXR）是目前最有前景的抗菌素篩選靶標之一。以DXR為靶點篩選的抗菌素膦胺黴素對多重耐藥菌和惡性瘧原蟲都有很強的抑制作用。最新的研究發現布魯桿菌屬（Brucella）等致病菌的菌體內不存在DXR，而是被DRL（DXR-like，又稱Ⅱ型DXR）所替代。雖然DRL與DXR的功能相同，但是兩者的結構差異很大，因此以DRL為靶點進行篩選則可能發現對布魯桿菌屬等病原微生物更專一的抗菌化合物。本研究擬以流產布魯桿菌（B. abortus）DRL為靶酶，利用同位素標記技術及同位素交換技術詳細分析該酶催化合成MEP的反應過程，以期闡明DRL的催化機制及其與底物的結合模式，為以該酶為靶點篩選抗菌化合物提供堅實的理論依據。
結題摘要
萜類化合物MEP生物合成途徑中的關鍵酶1-脫氧-D-木酮糖-5-磷酸還原異構化酶（DXR）是最有前景的抗菌素篩選靶標之一。以DXR為靶點篩選的抗菌素膦胺黴素已經用以治療由多重耐藥菌和惡性瘧原蟲引起的感染。最新的研究發現一些主要致病菌如巴爾通體屬和布魯桿菌屬的菌體內不存在DXR，而是被一種DRL酶（DXR-like, 或稱Ⅱ型DXR）所替代。雖然DRL與DXR的功能相同，但是兩者的結構差異很大，因此可針對DRL篩選其專一的抗菌化合物。這首先需要研究清楚DRL的催化作用機制。關於DXR的催化作用機制曾有兩種假設，一種是分子內重排的α-ketol機制，另一種假設是分子間重排的retro-aldol/aldol機制，最終retro-aldol/aldol機制被認可，但此機制的一些細節問題仍需闡明。本研究在我們已完成工作的基礎上，利用親和層析技術製備了高純度、高活性的DRL蛋白，進而利用同位素交換技術（18-O）、質譜技術（MS）、核磁共振技術（H-NMR及C-NMR）等探討了它在催化合成MEP過程中的作用機制，認為： （1）DRL在催化DXP向MEP轉化時，也是通過retro-aldol/aldol作用機制； （2）底物DXP與酶DRL-金屬離子的結合方式是通過其C3及C4的兩個羥基完成的，即酶與底物的C3-C4結合模式。 同時，結合前期的研究結果，我們提出了DRL的催化循環模型，為以該酶為靶點篩選抗菌化合物提供了堅實的理論依據。
