细菌核糖体靶向抗生素及耐药机制

细菌核糖体是一种主要的抗生素靶标,许多抗生素通过阻断细菌核糖体蛋白合成发挥它们的抗菌作用。核糖体结构的解析为抗生素结合位点提供分子基础。晶体结构数据解释许多生物化学及遗传表型,包括药物的抑制效应,联合用药以增加或减少各自的结合,核糖体组分改变导致细菌耐药。细菌核糖体与天然产生的抗生素及其衍生物复合物晶体结构的解析为抗生素作用机制提供重要基础,且有利于设计有效的抗生素靶向多药物耐受细菌。本文将从结构生物学讨论核糖体靶向抗生素的作用机制以及细菌耐药的分子机制,这将为开发新药物靶向细菌核糖体蛋白合成提供重要线索。

乙酰化修饰在影响细菌对核糖体靶向抗生素敏感性中的作用

目的·探究乙酰化修饰在细菌应对核糖体靶向抗生素胁迫下的作用。方法·通过肉汤稀释法检测嘌呤霉素、巴龙霉素、四环素和壮观霉素对于鼠伤寒沙门菌(Salmonella enterica serovar Typhimurium,S.Typhimurium)14028S的最低抑菌浓度(minimum inhibitory concentration,MIC)。配置浓度低于各抗生素MIC的固体培养基。点板实验检测S.Typhimurium 14028S和3种乙酰化修饰相关基因敲除株[蛋白质乙酰转移酶(protein acetyltransferase,Pat)编码基因敲除株Δpat、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸依赖性去乙酰化酶(NAD+-dependent protein deacylase,CobB)编码基因敲除株ΔcobB、乙酸激酶(acetate kinase,AckA)编码基因敲除株ΔackA]在不同抗生素浓度的固体培养基上的生长差异。结果·乙酰化程度升高(ΔackA),增加S.Typhimurium对嘌呤霉素的敏感性,但会减弱S.Typhimurium对巴龙霉素的敏感性;而乙酰化程度升高(ΔackA、ΔcobB)或降低(Δpat)均不影响S.Typhimurium对四环素和壮观霉素的敏感性。结论·乙酰化修饰影响细菌对核糖体靶向抗生素的敏感性,这种改变可能是通过核糖体蛋白的乙酰化修饰来调控的。

芽孢杆菌中新型非核糖体肽类抗菌活性物质的发掘、分离鉴定及特性研究

本研究旨在基于对细菌次级代谢产物的筛选,寻找新型非核糖体肽类抗菌物质。通过对烟台沿海地区的土壤、海水及近海常见海洋生物中的细菌进行培养,分离纯化得到细菌的单克隆,以大肠杆菌(E.coli)ATCC 25922和金黄色葡萄球菌ATCC 29213为指示菌进行初步筛选,以耐多黏菌素和碳青霉烯E.coli B2(blaNDM-5+mcr-1)和耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)T144作为指示菌对有活性的细菌进行二次筛选。通过提取基因组进行PCR扩增产物测序比对,确定活性菌种属。采用有机萃取法对细菌的次级代谢产物进行萃取,通过凝胶层析和制备液相色谱进行纯化,利用分析型液相色谱进行纯度检测,进—步利用质谱对纯化后的抗菌活性物质进行结构鉴定。测序结果表明,活性菌属于解淀粉酶芽孢杆菌种,将其命名为解淀粉酶芽孢杆菌9-14(活性菌9-14)。抑菌试验结果表明,活性菌9-14的代谢产物对金黄色葡萄球菌ATCC 29213、MRSA T144、E.coli ATCC 25922和E.coli B2均具有高效抑制作用。活性菌9-14代谢产物是由氨基酸链组成的环状脂肽,属于伊枯草菌素的衍生物。对活性菌9-14代谢产物的生物学特性及其抑菌谱研究发现,活性菌9-14的代谢产物具有良好的热稳定性和酸碱稳定性,该抗菌物质经胰蛋白酶、胃蛋白酶、蛋白酶K和木瓜蛋白酶处理后抗菌活性没有明显减弱,具有较好的稳定性;该抗菌物质对所用金黄色葡萄球菌和大肠杆菌同样具有抑制作用,对绿脓杆菌、肺炎克雷伯杆菌、粪肠球菌和蜡样芽孢杆菌均不表现活性。本研究得到一种新型的抗菌物质,以该抗菌物质为抗菌药物的前体,可为食品安全和疾病控制提供一定的参考依据。

结构化学女科学大师——约纳特

约纳特是一位生物大分子结构研究领域的女科学大师，她利用X射线晶体衍射技术研究核糖体的精细结构和功能，同时利用这些知识探索部分抗生素的作用机制，为新抗生素的开发提供了重要的结构支持，由于这些开创性的贡献她分享了2009年诺贝尔化学奖。