RND家族外排泵及其与微生物群体感应系统的相互关系

抗生素耐药性一直是细菌病害防治的难题,药物外排泵过量表达是细菌耐药性形成的重要机制之一。在革兰氏阴性细菌中,RND(Resistance-nodulation-cell division)家族外排泵在耐药性中发挥着重要作用,近年来的研究表明,依赖于小分子信号物质进行调控的群体感应系统与RND外排泵家族之间存在紧密的相互作用关系。本文在介绍RND家族外排泵的结构、转运机理和群体感应系统的类型及调控方式的基础上,剖析了群体感应系统对RND外排泵的调控机理以及RND外排泵对群体感应系统信号分子转运的影响。深入研究RND家族外排泵与群体感应系统之间的相互依赖、相互制约关系有利于阐明RND家族外排泵的调控机理,并有可能为克服微生物耐药性问题提供新的思路。     

革兰氏阴性菌AcrAB-TolC多药外排泵结构数据对抑制剂研发的启示

革兰氏阴性菌的多重耐药性已成为全球广泛聚焦的问题。近年研究发现,耐药结节细胞分化(resistance-nodulation-cell division,RND)家族外排泵的过表达,与革兰氏阴性菌的多重耐药性密切相关。在RND家族中,广泛存在于革兰氏阴性菌中的AcrAB-TolC外排泵被认为是导致多重耐药性的主要原因之一。为了开发有效的抑制剂,需要对AcrAB-TolC外排泵的结构有一个清晰的认识。以往对该外排泵结构的研究主要局限于体外采用X射线晶体学技术或冷冻电镜单颗粒分析技术来解析其单个组分或全泵的结构。细胞冷冻电子断层扫描技术为揭示AcrAB-TolC外排泵在天然细胞膜环境中的组装和运行机制提供了新的见解,本文综述了AcrAB-TolC不同层级的结构数据在研发外排泵抑制剂方面的贡献。     

结核分枝杆菌外排泵研究进展

结核病是由结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis,Mtb)引起的一种传染病。随着多药耐药和广泛耐药结核分枝杆菌的出现,结核病的治疗变得更为艰难。近年来研究发现,结核分枝杆菌存在外排泵是其耐药的原因之一,现已发现结核分枝杆菌的主要易化子超家族(major facilitator superfamily,MFS)、三磷酸腺苷(adenosine-triphosphate,ATP)结合盒超家族(ATP-Binding Cassette,ABC)、耐受小节分裂区家族(resistance-nodulation-division,RND)和小耐多药性家族(small multidrug resistance,SMR)外排泵。但是人们对结核分枝杆菌外排泵介导的耐药现象认识不足,仍缺乏从新药发现角度研发外排泵抑制剂的研究。本文拟对结核分枝杆菌的ABC、MFS、RND和SMR外排泵的结构和功能,以及结核分枝杆菌外排泵抑制剂的研究进展进行综述。     

外排泵介导鲍曼不动杆菌耐药性的研究进展

目的鲍曼不动杆菌的多重耐药性问题日趋严重,该菌外膜上外排泵过表达是导致其耐药性的重要机制。详尽地研究多药外排泵的机制以及寻找阻断其功能的外排泵抑制剂,将为多耐药鲍曼不动杆菌的治疗开辟新的路径。本文就近年来鲍曼不动杆菌外排泵的研究现状进行综述,着重描述多药外排泵RND家族的耐药谱特征及其表达调控机制,同时,还阐述了MFS和MATE家族外排泵的研究进展。     

西瓜食酸菌RND蛋白家族外排转运体cusB基因抗铜功能研究

【目的】研究RND外排泵中cus B基因突变对西瓜食酸菌抗铜性的影响。【方法】采用Tn5转座子随机插入基因组制备筛选得到突变体,通过双亲杂交的方法构建功能互补菌株,并从西瓜食酸菌抗铜性、胞外纤维素酶和胞外蛋白酶分泌、胞外多糖产生、生物膜形成、致病性及过敏性反应等方面阐明RND外排泵中MFP蛋白亚基对西瓜食酸菌的影响。【结果】突变体Δcus B在含有1.25 mmol/L或2.5 mmol/L Cu SO4的KMB平板上不能生长,cus B基因的突变导致西瓜食酸菌的胞外多糖分泌和生物膜形成与野生型有差异,但不影响胞外纤维素酶、胞外蛋白酶、致病性及过敏性反应。【结论】RND外排泵相关基因cus B的突变会影响西瓜食酸菌的某些生物学特性,并导致病菌对铜十分敏感。研究以RND外排泵转运重金属为导向初步解析了西瓜食酸菌的抗铜机制。     

华癸根瘤菌7653R中一个RND型药物外排泵的功能表型及调控鉴定

【目的】研究华癸根瘤菌7653R中MCHK_0866和MCHK_0867编码的RND家族外排泵的功能表型。【方法】对外排泵编码基因及候选调控基因在基因组上的结构进行分析。采用测定OD_(600)观察菌株生长曲线的变化。通过测定最低抑菌浓度检测菌株的药物敏感性,RT-PCR检测目的基因经特定物质处理后表达量的变化。通过细菌单杂交系统初步检测外排泵的转录调控。【结果】MCHK_0866和MCHK_0867所编码蛋白共同组成一个RND家族射流泵。缺失该外排泵后,细菌生长曲线在稳定期OD_(600)数值降低,对萘啶酸、四环素和SDS的敏感性发生变化,萘啶酸处理细菌后2个基因的表达量增加。同时,下游属于Tet R转录因子家族的基因MCHK_0869表达产物作用于MCHK_0867的启动子区域。【结论】该外排泵与萘啶酸的运输有关,缺失后自身生长受到影响,表达受到下游转录因子的调控。     

鲍曼不动杆菌中外排泵介导耐药机制的研究进展

外排泵的过表达是目前导致鲍曼不动杆菌多重耐药的最重要机制之一,详细了解这一复杂机制有助于尽快找到有效的防治策略。目前,鲍曼不动杆菌中已被报道的外排泵家族包括耐药结节细胞分化(resistance-nodulation-cell division,RND)家族、主要协同转运蛋白超家族(major facilitator superfamily,MFS)、多药及毒性化合物外排(multidrug and toxic compound extrusion,MATE)家族、小多重耐药(small multidrug resistance,SMR)家族。它们之中既有通过染色体介导的外排泵,也有通过质粒等遗传元件介导的外排泵。外排底物可呈现多样性,也可呈现专一性。本文就上述外排泵的种类、功能和调控机制进行综述。     

细菌耐多药外排泵的研究进展

近年来,由于抗生素的不合理及广泛使用,全球多重耐药菌和广泛耐药菌不断出现。关于细菌耐药机制中外排泵及生物膜形成的研究越来越受关注。研究发现,外排泵与生物膜形成有密切联系,不同细菌的不同外排泵对生物膜形成的影响各异,而生物膜形成又影响外排泵基因表达。本文就细菌耐多药外排泵的研究进展进行综述。     

革兰氏阴性菌多药外排泵MacAB-TolC的功能与结构

病原菌日益增长的多药耐药性已成为人类健康和生命的主要威胁之一。多药外排泵介导的药物主动外排是细菌产生耐药性的主要原因之一，给感染性疾病的防治带来了极大挑战。深入研究多药外排泵，了解其作用机制，揭示药物结合位点，可以为临床抗感染治疗提供新思路。在革兰氏阴性菌中，一些多药外排泵形成跨越细菌胞外被膜的三联复合物。MacAB-TolC是普遍存在于革兰氏阴性菌中的ABC家族三联外排泵，在近些年逐渐被关注。本文综述了关于MacAB-TolC外排泵的功能与结构研究以及相应抑制剂研发方面的进展。MacAB-TolC外排泵的底物种类多样，包含抗生素、毒力因子以及代谢产物。本文据此将MacAB-TolC外排泵的功能归纳为3类：耐药功能、病理功能和生理功能，并对相应功能分别进行了阐述。在结构研究方面，本文总结了MacAB-TolC外排泵单个组分的晶体结构和组装完全的MacAB-TolC三联外排泵的冷冻电镜单颗粒结构，并对结构数据所揭示的MacAB-TolC外排泵发挥功能的机制进行了论述。最后，本文介绍了MacAB-TolC外排泵抑制剂的最新研究进展，指出解析MacAB-TolC的原位结构，以及MacB结合底...     

重组细菌多药外排泵AcrAB-TolC的转运功能和动态组装

【背景】多药外排泵多以膜蛋白复合体形式存在,是导致细菌耐药性的重要原因。外排泵的转运功能和组装过程对于细菌耐药性和药物研发具有重要意义。【目的】以多药外排泵耐药结节细胞分化家族(resistance-nodulation-division family, RND)的重要成员AcrAB-TolC复合体为对象,研究其转运活性和体外组装特性。【方法】基于大肠杆菌AcrAB-TolC复合体基因序列,分别构建含有acrA、acrB、tolC基因的重组质粒,表达和纯化复合体各亚基,利用荧光光谱、等温滴定量热法(isothermal titration calorimetry,ITC)等技术分析复合体及亚基的转运功能、亚基与底物的相互作用,以及亚基间的相互作用和动态装配。【结果】实现了AcrAB-TolC复合体各组分的表达和纯化(纯度>98%),证实表达有各组分的活细胞提高了对于溴化乙锭(ethidium bromide,EB)的转运活性,并发现群体感应效应信号分子N-hexanoyl-L-homoserine lactone (C6-HSL)能够抑制AcrB、TolC对于EB的转运活性。ITC结果进一步证实了C6-HSL与AcrB、TolC的相互作用。ITC结果还显示AcrA分别与AcrB、TolC之间存在明显的相互作用,而AcrB与TolC之间无明显的相互作用。在体外装配实验中观测到AcrAB-TolC亚基的单分子荧光强度随时间增加,证实了复合体亚基在膜上的动态组装过程。【结论】实现了AcrAB-TolC外排泵及亚基的表达和纯化,证实了AcrAB-TolC对底物的转运活性及与底物的相互作用,观察到AcrAB-TolC的动态组装过程。以上结果为研究多药外排泵导致的细菌耐药性及抗菌策略具有重要意义。