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百人博士JBC发现胁迫功能基因

2013.1.05

  来自中科院上海药物所,复旦大学,南京大学的研究人员在表皮葡萄球菌中发现了一个感受氧化胁迫信号的转录调节因子,并将其命名为AbfR,这为小分子干预表皮葡萄球菌生物膜的形成提供了潜在的新作用靶点。相关成果公布在JBC杂志上。

  文章的通讯作者为中科院上海药物所“百人计划”入选者杨财广研究员,其他研究人员包括上海药物所蓝乐夫研究员等,第一作者为博士研究生刘幸。这项研究是“新类型抗菌物研究交叉与合作团队”取得的又一项研究进展。

  表皮葡萄球菌是引起医院内感染的重要病原菌,其引起败血症、慢性前列腺炎的趋势与日俱增。表皮葡萄球菌因其形成生物膜从而增强了细菌对抗生素和宿主防御体系的抵抗能力,使得临床治疗十分棘手。在感染的过程中,表皮葡萄球菌必须克服人体免疫系统所产生的活性氧(ROS)的杀伤作用从而成功地定植、感染,而人们对表皮葡萄球菌是如何感受、应答氧化胁迫信号,了解的很少。

  在这篇文章中,研究人员在表皮葡萄球菌中发现了一个感受氧化胁迫信号的转录调节因子,并将其命名为AbfR。研究发现AbfR在氧化胁迫信号存在的情况下,形成分子间二硫键从而改变了蛋白质二聚体的构象,促使该蛋白对目的启动子的DNA结合减弱,从而激活谷胱甘肽过氧化物酶基因和2-酮酸脱氢酶基因的表达以增强细菌对氧化胁迫的杀伤的抵抗能力,并导致细菌的聚集和形成生物膜能力的降低。

  这项研究进一步阐明了表皮葡萄球菌感受氧化胁迫信号的分子机制,并为小分子干预表皮葡萄球菌生物膜的形成提供了潜在的新作用靶点。

  除此之外,这一研究组2012年还发表了PNAS文章,获得了金黄色葡萄球菌致病性及耐药性的调节机制研究新发现——在金黄色葡萄球菌细菌毒力调节因子SarA蛋白家族中存在一种新的蛋白质修饰—半胱氨酸的磷酸化,并由一对蛋白激酶-蛋白磷酸酯酶(Stk1-Stp1)所控制。

  细菌的毒力调节因子SarA家族蛋白包括MgA、SarA和SarZ等蛋白分子中半胱氨酸的磷酸化修饰引起了蛋白质构象的变化从而调节了金黄色葡萄球菌毒力因子的产生以及细菌对万古霉素的抗性。靶向细菌细胞壁的抗生素如万古霉素及头孢曲松能够抑制蛋白激酶Stk1的活性。stp1基因的缺失导致了 SarA/MgrA蛋白半胱氨酸的磷酸化水平的增加、细菌产生毒力因子溶血素的能力减弱并使得细菌丧失在小鼠体内的致病能力。这些研究为进一步阐明金黄色葡萄球毒力因子表达的调控机制,并为靶向蛋白磷酸酯酶Stp1,开发高效特异的小分子抑制剂提供了理论基础。

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