抗菌药物靶标丙氨酸消旋酶及其抑制剂研究进展

抗生素的滥用和人口的大量流动使得病原菌耐药性增强并与其他病原体产生共感染等问题,严重威胁人类的生命安全,因此,研发新型抗菌药物成为人类亟待解决的问题。丙氨酸消旋酶是以磷酸吡哆醛为辅酶催化L-丙氨酸与D-丙氨酸旋光结构互换的一类异构酶,其消旋产物D-丙氨酸对细菌细胞壁的形成具有决定性作用,与细菌性疾病密切相关。抑制丙氨酸消旋酶的活性会影响细菌的生存,近年来成为设计抗菌药物的一个理想靶位,其抑制剂的开发已成为抗菌药物研发的热点。本文从丙氨酸消旋酶的来源、结构、功能、应用及抑制剂等方面进行系统阐述,并对丙氨酸消旋酶的研究提出新的策略,为进一步研究丙氨酸消旋酶与致病菌的关系及抗菌药物候选靶标的研究提供理论基础。     

以蛋白激酶B为靶点的新型抗结核药物高通量筛选模型的建立和应用

【目的】建立以结核分枝杆菌蛋白激酶B为靶点的高通量筛选模型,并运用此模型进行化合物的筛选。【方法】克隆和表达结核分枝杆菌蛋白激酶B,并以其为靶酶建立并优化PknB抑制剂高通量筛选模型,利用该模型对化合物样品进行筛选,并对筛选到的阳性化合物进行抗菌和抑酶活性评价。【结果】利用该模型筛选了化合物样品18 000个,得到具有抑酶活性的阳性化合物8个,其中3个化合物具有较好的对结核分枝杆菌、海分枝杆菌、耻垢分枝杆菌的抑菌活性。【结论】建立的以PknB为靶点的抗结核药物高通量筛选模型具有灵敏度高、稳定性强等优点,可成功用于化合物的高效筛选。筛选得到3个在抑酶水平和抗菌方面均具有良好活性的阳性化合物样品,值得进一步研究。     

新型抗结核分枝杆菌药物筛选模型的建立

为建立基于酶水平和细胞水平的新型抗结核分枝杆菌（Mycobacterium tuberculosis）药物的筛选模型,以M.tuberculosis H37Rv基因组DNA为模板,PCR特异性扩增异柠檬酸裂解酶（ICL）基因,构建表达载体,在E.coli BL21（DE3）中高效表达,使用N i2＋亲和层析柱纯化重组ICL,检测其活性。优化ICL酶反应条件,考察待筛选样品溶剂对酶活性的影响,建立ICL抑制剂酶水平筛选模型;考察与优化耻垢分枝杆菌（Mycobacterium smegma）在以乙酸盐为唯一碳源的培养基中的生长状况,建立基于M.sm egma的乙醛酸代谢途径抑制剂的细胞水平筛选模型;利用上述2种筛选模型对1 060种可能具有拮抗活性的微生物代谢样品进行初筛和复筛,两者筛选结果正相关性较好。     

以内含肽为靶点的结核分枝杆菌抑制剂的筛选

根据WHO资料,全世界每年有200万人死于各型结核病,它的致病菌是结核分枝杆菌。据2000年我国结核病流行病学抽样调查数据显示,全国有活动性肺结核病人500万,每年约有13万人死于结核病。艾滋病／结核病的双重感染,将加重我国结核病疫情。耐药是结核病控制需要重点关注的问题,全国有耐药病人55．5万。所以开发新的抗结核药物是迫切的,     

抗菌药物治疗疾病的新靶位——丙氨酸消旋酶

丙氨酸消旋酶是以磷酸吡哆醛为辅酶,催化L-丙氨酸与D-丙氨酸相互转化的一种酶,它广泛分布在低等生物,而不存在于人类等高等真核生物中.来自不同物种的丙氨酸消旋酶一级结构同源性较高,其大多功能单位为同源二聚体,拥有2个相同的活性中心,每个活性中心均是由来自不同亚基的2个保守残基共同组成.丙氨酸消旋酶催化生成的产物D-丙氨酸是合成细菌细胞壁肽聚糖的重要成分,也是调节细菌孢子萌芽的关键因子.因而丙氨酸消旋酶与由细菌引起的肺结核、炭疽热、中耳炎等疾病密切相关.近年来丙氨酸消旋酶已成为设计抗菌药物的又一理想靶位.本文从丙氨酸消旋酶的结构、功能、作用机理、抑制剂以及其与疾病的关系等方面进行了阐述.     

以蛋白激酶G为靶点的抗结核药物筛选模型

<正>结核分枝杆菌在被巨噬细胞吞噬、形成吞噬体后,可以通过阻止吞噬体的成熟及其与溶酶体的融合,而使其自身不被溶酶体酶降解,从而在巨噬细胞内长期存留下来。此时的细菌代谢活动降至最低,生长繁殖几乎停止,不易被抗菌药物杀灭,这种类似于休眠的长期存活状态被称为\"持留\"状态。当机体免疫力下降时,     

丙氨酸消旋酶C-端结构域重组体的构建及其功能初探

[目的]将嗜碱芽孢杆菌丙氨酸消旋酶OF4DadX的N-端结构域分别与多个不同种属的丙氨酸消旋酶C-端结构域重组,探究丙氨酸消旋酶C-端结构域功能.[方法]利用基因拼接构建丙氨酸消旋酶重组基因,通过镍亲和层析纯化酶蛋白,采用D-氨基酸氧化酶偶联法检测重组酶蛋白的酶学特性,借助分子筛和HPLC液相色谱分析其聚合状态及动力学...     

结核分枝杆菌DNA糖基化酶TagA的表达、纯化及晶体学研究

结核病的病原体结核分枝杆菌是最致命的传染病病原体之一,然而2019年新冠疫情对结核病防治工作造成了沉重打击,因此对结核分枝杆菌进行深入研究有着重要的意义。基因组学的研究表明,结核分枝杆菌来源Ⅰ型3-甲基腺嘌呤DNA糖基化酶TagA(Mtb TagA)可识别和切除受损烷基化碱基,以此维持基因组的正常复制、转录和翻译,但其结合底物的类型、催化机制以及结构基础尚不清楚。在大肠杆菌中异源表达Mtb TagA,通过镍介质亲和层析、离子交换层析以及凝胶过滤层析的方法获得高纯度的蛋白。动态光散射(DLS)试验发现Mtb Tag A蛋白以单体分布于溶液中,可与底物次黄嘌呤(Hx)和3-甲基腺嘌呤(3MA)结合,并改变其聚集状态。进一步结晶筛选优化出片状晶体,通过X光衍射获得分辨率为7?的衍射数据。该研究为进一步探究DNA糖基化酶蛋白的生化性质和结构性质提供了参考。     

以蛋白激酶G为靶点的抗结核药物筛选模型的建立和初步应用

结核分枝杆菌可以产生11种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,其中蛋白激酶G(PknG)对于结核分枝杆菌在巨噬细胞内以\"持留\"状态长期存活有着重要作用。本研究以结核分枝杆菌基因组DNA为模板,在大肠杆菌中克隆表达了MTBPknG蛋白,并分离纯化得到PknG纯酶。本研究还采用三步级联反应方法测定了PknG酶活性,建立和优化了PknG抑制剂高通量筛选模型。利用此模型共筛选发酵液样品2120个,化合物样品2300个,筛选得到阳性化合物1个,阳性发酵液13个,阳性率0.32%。     

中性粒细胞在抗结核免疫中的作用

结核病是世界范围内的重要传染性疾病之一,严重威胁人类健康。免疫细胞在抗结核免疫过程中起重要作用,各细胞亚群通过不同作用机制影响结核病的病程及转归。中性粒细胞为机体应对结核分枝杆菌感染的第一道防线,在宿主免疫应答过程中是一把双刃剑。一方面,机体感染结核分枝杆菌后,中性粒细胞于第一时间向感染部位聚集,通过多种方式对抗感染：中性粒细胞吞噬结核分枝杆菌后,通过自身凋亡而杀菌;参与形成肉芽肿,形成胞外陷阱来限制结核分枝杆菌的生长和传播;产生功能性细胞因子,调控宿主的抗结核免疫反应。另一方面,中性粒细胞还参与机体的病理损伤过程,甚至促进体内结核分枝杆菌的生长。本文综述了中性粒细胞在抗结核免疫中作用的最新研究进展。     

恶臭假单胞菌丙氨酸消旋酶基因的克隆、序列分析及表达

从恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)200的基因组出发,用PCR方法克隆到两个独立作用的丙氨酸消旋酶基因,称之为dadX和alr。DadX编码357个氨基酸长的多肽,计算分子量为38.82kDa,alr编码409个氨基酸长的多肽,计算分子量为44.182kDa。序列分析显示,DadX的氨基酸序列与Pseudomonas putidaKT2440,铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa),鼠伤寒沙门氏菌(Salmonella typhimurium)和大肠杆菌(Escherichia coli)的DadX比较,相似性分别为96.64%、71.99%、44.88%和47.37%。Alr的氨基酸序列与Pseudomonas putidaKT2440比较,同源性为94.38%,而与铜绿假单胞菌(P.aeruginosa)、鼠伤寒沙门氏菌(S.typhimurium)和大肠杆菌(E.coli)的Alr比较,同源性均较低,分别为22.89%、25.72%和26.44%。在P.putida200的DadX和Alr氨基酸序列中部发现有对于酶活性至关重要的保守区域,如磷酸吡哆醛(PLP)结合位点。DadX和alr在大肠杆菌中得到表达,DadX丙氨酸消旋酶只对丙氨酸有消旋作用,而Alr丙氨酸消旋酶可以作用于丙氨酸和丝氨酸两种底物,且对丝氨酸特异性更高。Alr的表达不依赖于外源启动子,说明在其结构基因上游存在启动子结构。     

结核分枝杆菌耐药性的分子生物学研究进展

结核病一直是世界性问题,我国其发病情况尤为严重,是亚洲的第二大结核病发病国家.结核病治疗方面常使用抗生素作为首选药物,随着抗菌药的滥用,结核杆菌对多种抗菌药产生耐药性,结核病耐药患者增多,治疗难度增加.因此,结核杆菌耐药分子机制的研究更加重要,新型抗结核药物研制更加迫切.结核分枝杆菌的基因突变是引起耐药的主要分子学依据...     

痰涂片标本用于结核分枝杆菌耐药性检测的研究

目的 研究抗酸染色结核分枝杆菌(简称结核杆菌)阳性痰涂片标本直接用于耐药性检测的方法。方法 对18株临床分离培养的结核杆菌用利福平进行药敏试验。分别提取菌株DNA和与之对应的痰涂片标本的菌体DNA,用聚合酶链反应(PcR)扩增ropB基因后进行固相杂交和核酸测序检测结核杆菌的耐药性。结果 18株结核杆菌中有12株对利福平耐药。经PCR扩增的ropB片段与探针杂交后,敏感菌株未发现rpoB基因的突变,自耐药菌株提取的DNA中rpoB突变体的检出率为100％(12／12),痰涂片提取DNA的检出率为91．7％(11／12)。所有耐药菌株DNA与痰涂片DNA核酸测序结果相吻合,都有rpoB基因核心区域碱基突变。结论 抗酸染色痰涂片阳性标本可直接用于检测结核杆菌利福平耐药基因rpoB突变体,是一种值得临床实验室推广使用的耐药菌诊断方法。     

High catalytic activity of alanine racemase from psychrophilic Bacillus psychrosaccharolyticus at high temperatures in the presence of pyridoxal 5'-phosphate

We examined the effect of the pyridoxal 5'-phosphate (PLP) cofactor on the activity and stability of the psychrophilic alanine racemase, having a high catalytic activity at low temperature, from Bacillus psychrosaccharolyticus at high temperatures. The decrease in the enzyme activity at incubation temperatures over 40 degrees C was consistent with the decrease in the amount of bound PLP. Unfolding of the enzyme at temperatures above 40 degrees C was suppressed in the presence of PLP. In the presence of 0.125 mM PLP, the specific activity of the psychrophilic enzyme was higher than that of a thermophilic alanine racemase, having a high catalytic activity at high temperature, from Bacillus stearothermophilus even at 60 degrees C.     

Inactivation of the Mycobacterium tuberculosis Antigen 85 Complex by Covalent,Allosteric Inhibitors

The rise of multidrug-resistant and totally drug-resistant tuberculosis and the association with an increasing number of HIV-positive patients developing tuberculosis emphasize the necessity to find new antitubercular targets and drugs. The antigen 85 (Ag85) complex from Mycobacterium tuberculosis plays important roles in the biosynthesis of major components of the mycobacterial cell envelope. For this reason, Ag85 has emerged as an attractive drug target. Recently, ebselen was identified as an effective inhibitor of the Ag85 complex through covalent modification of a cysteine residue proximal to the Ag85 active site and is therefore a covalent, allosteric inhibitor. To expand the understanding of this process, we have solved the x-ray crystal structures of Ag85C covalently modified with ebselen and other thiol-reactive compounds, p-chloromercuribenzoic acid and iodoacetamide, as well as the structure of a cysteine to glycine mutant. All four structures confirm that chemical modification or mutation at this particular cysteine residue leads to the disruption of the active site hydrogen-bonded network essential for Ag85 catalysis. We also describe x-ray crystal structures of Ag85C single mutants within the catalytic triad and show that a mutation of any one of these three residues promotes the same conformational change observed in the cysteine-modified forms. These results provide evidence for active site dynamics that may afford new strategies for the development of selective and potent Ag85 inhibitors.     

结核分枝杆菌耐链霉素和乙胺丁醇分子机制的研究

目的:研究结核分枝杆菌耐链霉素和乙胺丁醇的rpsL和emb B基因突变情况,探讨耐药基因突变与耐药性的关系。方法:通过传统药敏实验和聚合酶链反应(PCR)--单链构象多态性(SSCP)技术初步鉴定62株临床分离株的药敏和rps L、emb B基因。结果:与结核菌标准株H37Rv对照,分析30例TB菌耐链霉素(SM)的rps L基因,发现其突变率为70.0%(21/30),分析29例耐乙胺丁醇(EMB)的emb B基因,该基因的突变率为65.5%(19/29)。结论:部分结核分枝杆菌耐SM和EMB是由于其rps L、emb B基因突变所致,PCR-SSCP银染技术可能成为测定部分结核分枝杆菌耐药的简便、快速的方法。