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Nature子刊新研究发现耐药菌软肋?

康奈尔大学的研究人员已经发现了细菌特有的调节机制的结构,为设计针对病原体的新抗生素打开了大门。细菌中的T-box结构可能成为新抗生素的靶标。


随着抗生素耐药细菌威胁的增长,这一发现为寻找另一种针对致病细菌的方法带来了希望。


此项研究成果“Structural Basis for tRNA Decoding and Aminoacylation Sensing by T-box Riboregulators”发表在11月18日的“Nature Structural and Molecular Biology”杂志上。


在这项研究中,由第一作者罗伯特·巴塔格里亚(Robert Battaglia)领导、通讯作者柯爱龙(Ailong Ke)教授的研究人员,使用X射线结晶学揭示了研究中的模式细菌——结核分枝杆菌中所谓的“T-box”元素的结构。


T-box是识别细胞缺乏特定氨基酸的结构,这种氨基酸是细胞的组成成分,它们允许细菌通过启动产生更多氨基酸的过程来对这种缺乏做出应激。通过这种方式,T-box促进了细菌的基本功能,包括许多如结核分枝杆菌和炭疽芽孢杆菌(Bacillus Anthracis)高致病病原体。


“T-box只存在于细菌中,它们控制着重要的基因。这使得它们成为一个有吸引力的抗生素靶点,因为它们对许多这些细菌对饥饿条件的反应也是必不可少的,“Battaglia说。


T-box与一种称为tRNA的重要大分子结合,tRNA以不带电和带电的形式存在。不同类型的tRNA分别结合特定类型的氨基酸。当细菌细胞中的氨基酸含量较低时,相应的tRNA将不带电荷并与T-box结合,T-box进而识别tRNA所需的氨基酸类型,从而促进产生更多氨基酸的过程。当氨基酸的数量增加时,tRNA会与之结合,从而对tRNA进行充电。然后氨基酸被用于各种基本的细菌细胞功能。


在这项研究中,研究人员描述了完整的T-box和tRNA复合物的结构。


“通过解决我们的结构,我们能够看到T-box的不同部分是如何定位的,从而允许T-box与tRNA进行这种特定的相互作用,”Battaglia说。“如果我们能开发某种药物来靶向这些T-box成分,扰乱它们与tRNA结合的能力,它们可能是一个非常好的抗生素选择,因为人类自己没有T-box结构,所以我们不必担心副作用或毒性。”


Ref.

1. T-box structure in bacteria may be target for new antibiotics. http://news.cornell.edu/stories/2019/11/t-box-structure-bacteria-may-be-target-new-antibiotics

2. Battaglia, R.A., Grigg, J.C. & Ke, A. Structural basis for tRNA decoding and aminoacylation sensing by T-box riboregulators. Nat Struct Mol Biol (2019) doi:10.1038/s41594-019-0327-6


 


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