PNAS:特殊蛋白質或可促進細菌攜帶抗生素耐藥性的質粒

2021-01-09 生物谷

2014年6月12日 訊 /生物谷BIOON/ --對多種抗生素耐藥的葡萄球菌感染並不會發生，因為細菌自身會適應藥物，但是由於細菌自身會攜帶一種名為質粒的遺傳物質，因此其往往會幫助宿主（細菌）免於抗生素的殺滅作用。

質粒是一種含有部分基因的環狀DNA，其可以進行自我複製，當細菌分裂增殖時其往往會進入下一代菌體中。

近日，刊登在國際雜誌PNAS上的一篇研究論文中，來自杜克大學等處的研究人員通過研究揭示了一種驅動質粒中DNA複製使得葡萄球菌對抗生素產生耐藥性的關鍵蛋白質的結構；揭示這種關鍵蛋白的作用機理對於開發新型路徑阻斷質粒在葡萄球菌中攜帶抗生素耐藥性提供了一定希望。

如果質粒不複製的話，那麼葡萄球菌攜帶的這種抗生素耐藥性就會失效。文章中研究人員解析了這種名為RepA的關鍵蛋白的結構，該蛋白質對於質粒進行自身DNA的複製以及產生新的質粒非常重要。RepA可以吸附到質粒DNA序列的起始端，並且開始其複製過程。

自然狀態下蛋白質RepA是成對存在的，當一對RepA和另一對RepA互相碰撞時，兩對RepA就會優先進行互相吸附，從而形成一種複雜的結構，更能促進其吸附到DNA上開始DNA的複製。當RepA形成四分子結構時，質粒就會被鎖住，因為DNA鏈會被鎖定，從而導致出現非功能性的RepA。

研究者Schumacher表示，RepA在質粒世界中到處存在，而且其很少會和其它蛋白質或人類蛋白質具有相似性，這就使得其成為最具吸引力的藥物靶點，研究者希望可以以該蛋白質為基礎開發新型抗生素，來抵禦感染性疾病的發生。（生物谷Bioon.com）

Mechanism of staphylococcal multiresistance plasmid replication origin assembly by the RepA protein

Maria A. Schumachera,1, Nam K. Tonthata, Stephen M. Kwongb, Naga babu Chinnama, Michael A. Liub, Ronald A. Skurrayb, and Neville Firthb

The staphylococcal multiresistance plasmids are key contributors to the alarming rise in bacterial multidrug resistance. A conserved replication initiator, RepA, encoded on these plasmids is essential for their propagation. RepA proteins consist of flexibly linked N-terminal (NTD) and C-terminal (CTD) domains. Despite their essential role in replication, the molecular basis for RepA function is unknown. Here we describe a complete structural and functional dissection of RepA proteins. Unexpectedly, both the RepA NTD and CTD show similarity to the corresponding domains of the bacterial primosome protein, DnaD. Although the RepA and DnaD NTD both contain winged helix-turn-helices, the DnaD NTD self-assembles into large scaffolds whereas the tetrameric RepA NTD binds DNA iterons using a newly described DNA binding mode. Strikingly, structural and atomic force microscopy data reveal that the NTD tetramer mediates DNA bridging, suggesting a molecular mechanism for origin handcuffing. Finally, data show that the RepA CTD interacts with the host DnaG primase, which binds the replicative helicase. Thus, these combined data reveal the molecular mechanism by which RepA mediates the specific replicon assembly of staphylococcal multiresistant plasmids.

相關焦點

  • 多篇文章解讀抗生素耐藥研究新進展!
    據世界衛生組織稱，銅綠假單胞菌對抗生素具有很高的耐受性力，因此迫切需要其他治療策略。銅綠假單胞桿菌體內存在一種特殊的系統，使它們能夠從人體獲取鐵元素。鐵對於細菌的生長和生存至關重要，但是在人類中，鐵大部分被保持在血紅蛋白的「血紅素」複合物中。為了得到鐵元素，銅綠假單胞菌和其他細菌分泌一種稱為HasA的蛋白質，該蛋白質可鎖定於血液中的血紅素中。
  • 質粒基礎筆記
    根據質粒能否通過細菌的接合作用，可分為接合性質粒和非接合性質粒。接合性質粒帶有與接合傳遞有關的基因。非接合質粒在一定條件下通過與其共存的接合質粒的誘動或轉導而傳遞。•接合質粒：包含一組轉移基因，可促進不同細胞之間的性接合。
  • 美再次發現感染可耐強抗生素的「超級細菌」患者—新聞—科學網
    新華社華盛頓７月１１日電（記者林小春）美國研究人員１１日說，美國發現第二例攜帶含基因ＭＣＲ－１的「超級細菌」病例。
  • 恐怖 ＂超級細菌＂現身 有多可怕?感染上它 要你命!
    △視頻《"超級細菌"現身 可抗所有抗生素》美國女性染上「超級細菌」 或將造成日常感染據美國疾控中心負責人介紹，一名來自賓夕法尼亞州的49歲女性，染上了一種能對抗一切抗生素的細菌。衛生官員擔心這種細菌如果進一步傳播，可能存在成為常規感染的危險。
  • mBio:首次揭示質粒編碼的可介導替加環素耐藥的新型多重耐藥外排泵
    近年來，質粒等可移動元件介導的耐藥基因水平傳播所致革蘭陰性菌耐藥性的快速發展，引起全球高度關注。黏菌素和替加環素是治療多重耐藥革蘭氏陰性桿菌感染的少數有效藥物，然而，質粒介導黏菌素耐藥基因mcr-1的出現及其在全球的廣泛傳播，導致黏菌素的臨床應用價值面臨挑戰，使替加環素成為治療多重耐藥腸桿菌所致嚴重感染的有限藥物之一。雖然染色體編碼的RND外排泵如AcrAB-TolC等的過表達可降低細菌對替加環素的敏感性，但尚未發現可水平轉移的RND型外排泵與替加環素耐藥性相關的報導。
  • 在含有藥物的細菌培養基溫育的過程中,鬆弛型質粒的拷貝數增加
    氯黴素抑制蛋白質的合成並且阻礙宿主DNA合成，但對鬆弛型質粒的複製沒有影響。因此，在含有藥物的細菌培養基溫育的過程中，鬆弛型質粒的拷貝數增加。直到20世紀80年代初，大量培養時經常使用氯黴素以獲得可觀的含有野生型colE1複製子的質粒。
  • 關於質粒的小知識
    廣義上說幾乎所有的細胞都有質粒（比如線粒體DNA），狹義上指存在於許多細菌、酵母菌、放線菌等生物中的質粒。質粒與染色體DNA一樣都是雙鏈DNA分子，質粒亦可攜帶遺傳信息，質粒上面一般含有幾個到幾百個基因，控制著細菌的抗藥性、固氮、抗生素生成等性狀。然而質粒也有一些與染色體DNA不同的特性。
  • 保持距離,對我們與它們的意義:人與猴之間的耐藥性細菌傳播隱患 |...
    生態旅遊為遊客提供了欣賞最原始狀態的大自然的機會，比如與原棲息地中迷人的動物互動。旅遊業給當地，尤其熟知當地生態系統裡的動植物的人，帶來了可觀的收入，所以也是保護自然棲息地的重要動力。
  • 麻省理工科學家用AI發現一種廣譜抗生素:可抗超級細菌
    麻省理工學院科學家利用一種新的機器學習方法，從 1.07 億個分子中篩選出了一種廣譜抗生素，可抗結核菌在內的超級細菌。此前 AI 曾經用來輔助發現抗生素，而這次則是 AI 在沒有任何人為條件的前提下，從頭發現的新分子。
  • 「新聞資訊」中國代表呼籲全球共同遏制抗生素耐藥性
    中國常駐聯合國代表團臨時代辦戴兵12月17日表示，抗生素耐藥性對公共衛生、農業、經濟發展等構成嚴峻挑戰，對落實2030年可持續發展議程造成負面影響。遏制抗生素耐藥性刻不容緩，需要全球共同努力。當天，中國常駐聯合國代表團與英國、加納、墨西哥、南非常駐團以及世界衛生組織等共同舉辦抗生素耐藥性問題主題邊會。第75屆聯大主席博茲克爾、世衛組織總幹事譚德塞等出席並致辭。戴兵表示，抗生素耐藥性涉及人類健康、動物衛生、農業等諸多領域，應遵循「同一健康」理念，加強跨領域、多部門協調應對。
  • 抗生素耐藥科普——多重耐藥菌
    然而以為「萬能」的抗菌藥物，卻由於被過度使用、不合理應用導致細菌耐藥性問題越來越嚴重，甚至連我們生存的環境都受到了抗菌藥物的汙染。下面讓我們走近「超級細菌」-多重耐藥菌。一、何謂多重耐藥？除了染色質攜帶的基因變異，有些變異存在於細菌的一種叫質粒的結構上，由於質粒可以在不同細菌之間自由橫向穿梭，容易把耐藥基因直接傳給附近的其他細菌，導致另一形式的耐藥基因的擴散。當一種細菌對多種原本對它有效的抗菌藥物發展出耐藥，我們可稱之為多藥耐藥或多重耐藥(multidurg-resistance，MDR)。
  • 致公黨中央:深入參與全球抗生素耐藥性治理,加大替代藥研發
    提案介紹，抗生素耐藥性是全球性最緊迫的公共衛生問題。據世界銀行估計，如不能得到有效治理，到2050年每年將有1000萬人死於抗生素耐藥，耐藥率較高的地區每年GDP將降低3.8%、畜牧業產量將降低2.6%～7.5%。為此，聯合國、世界衛生組織等國際組織以及各國政府，均在制定政策、開展行動，推動抗生素耐藥性的全球治理。
  • 快速、靈敏地識別耐藥性病菌
    巴塞爾大學的研究人員開發了一種靈敏的檢測系統，可以快速可靠地檢測細菌的耐藥性。該系統基於功能化的微小懸臂，懸臂由於樣品材料的結合而彎曲。在分析中，該系統能夠檢測出相當於1-10個細菌的樣本量的耐藥性。耐藥性細菌對我們的健康構成了極大的威脅，在細菌感染的情況下，醫生需要快速了解潛在的耐藥性信息，以便快速、正確地做出反應。
  • 從「細菌耐藥性」認識2OG加氧酶
    你了解細菌耐藥性嗎？一些致病細菌侵入人體後會引發人體內免疫系統的反抗，這時如果輔助使用抗生素藥物會幫助人體儘快消滅病菌。但由於某些細菌在與抗生素「戰鬥」的過程中逐漸獲得耐藥性，抗生素無法對這些菌株產生威脅，它們便開始「無法無天」，對人類的健康形成新的、甚至更加嚴重的挑戰和威脅。
  • 令人聞風喪膽的超級細菌,是怎樣產生的?抗生素殘留怎麼清理?
    超級細菌是一種耐藥性很強的細菌，抗生素都沒有辦法對付。
  • 取代抗生素的最新高能物理科技產品---皮米銀杳子水
    二戰前的1900年到1944年，金屬銀是歐洲和美洲醫療實踐的主要支柱，醫生們用各種形式的銀治療數百種感染性疾病和創傷的癒合。然而由於純銀的昂貴和抗生素時代的到來，人們立刻棄用了銀，銀首先被磺胺類藥物取代，然後是青黴素，接踵而來的是各種抗生素。抗生素加索了各種病菌的進化和藥物的依賴性，處於患者的壓力，醫生開具多種抗生素以聯合用藥對抗細菌的耐藥性。
  • 多篇文章聚焦近期抗生素耐藥研究新進展!
    抗生素組合治療可能促進細菌耐藥性產生doi：10.1126/science.aay3041在一項新的研究中，來自以色列希伯來大學和夏爾西底克醫學中心的研究人員發現證據表明對遭受細菌感染的患者進行抗生素組合治療可能會促進耐藥性傳播，相關研究結果發表在Science期刊上，論文標題為「Effect of tolerance on the evolution
  • 嬰兒感染超級細菌,剛出生就「無藥可醫」
    她說：「因為病人免疫力下降而在重症監護室中過度使用抗生素、頻繁使用侵入式醫療手段、抗生素的自由購買和在農業中的濫用，這些都導致了細菌對抗生素產生耐藥性並且增加了新生兒敗血症的風險。」 今年三月，瓦爾西所在醫院的一名新生兒患上了呼吸困難症，這名嬰兒隨即服下能夠使肺部擴張更輕鬆的藥物並且使用了呼吸機。