抗生素结合部位的高分辨率景观
Kevin B Yang1, Maria Cameranesi1, Manjunath Gowder1
1Department of Biochemistry and Molecular Pharmacology, New York University Grossman School of Medicine, New York, NY, USA.
Nature
|August 30, 2023
概括
多重基因组工程揭示了大肠杆菌RNA聚合酶的里法素结合部位的突变. 一些突变通过诱导DNA断裂转化为杀菌药物,而其他突变则增加RNA聚合酶的速度.
科学领域:
- 分子生物学
- 遗传学
- 生物化学
背景情况:
- 抗生素对必需酶的结合部位对于药物开发至关重要,但由于积极选择,研究具有挑战性.
- 了解药物酶相互作用,特别是与RNA聚合酶 (RNAP) 相互作用,是对抗抗生素耐药性的关键.
- 利芬是一种重要的抗生素,其结合RNAP的部位是耐药性突变的目标.
研究的目的:
- 通过使用多重基因组工程来克服研究抗生素结合部位的局限性.
- 综合地绘制大肠杆菌RNAP的里芬素结合部位,并描述单残留突变的影响.
- 研究抗生素作用的新机制,并确定改变RNAP特性的突变.
主要方法:
- 使用多重基因组工程来制造大肠杆菌RNAP中的760个单残留突变.
- 基因映射药物酶相互作用,以确定结合部位内的关键残留物和区域.
- 分析了突变对利芬素结合,RNAP速度以及DNA断裂和核酸枯竭等细胞效应的影响.
主要成果:
- 在RNAP里芬结部位内发现了一种α螺旋,突变显著改变了药物结合.
- 通过诱导复制依赖的DNA断裂,使其从细菌静止转化为杀菌.
- 观察到突变显著增加RNAP速度,导致核酸耗尽,改变抗生素敏感性和寒冷生长优势.
- 在自然的rpoB基因序列中发现了胺结位的功能重大突变.
结论:
- 多重基因组工程在积极选择下有效研究抗生素结合部位.
- 利芬素可以通过促进体的转录复制冲突诱导致命的DNA断裂,从而揭示出一种新的杀菌机制.
- 由于结合部位突变而改变的RNAP速度对细菌细胞有显著的生理后果.
- 在rpoB中的自然序列多样性表明RNAP变体的频繁演变具有改变的药物结合和功能性质.
