Nat Commun:研究揭示细菌发动蛋白IniA调控结核耐药的新机制

2019-09-02 佚名 中国生物技术网

中国科学院院士饶子和率领的上海科技大学科研团队与中国科学院生物物理研究所研究员胡俊杰课题组合作,在《自然-通讯》(Nature Communications)上发表题为Mycobacterial dynamin-like protein IniA mediates membrane fission 的研究论文。他们率先解析了一线抗结核药物——异烟肼诱导蛋白IniA的晶体结构,发现其具有典型的细菌发

中国科学院院士饶子和率领的上海科技大学科研团队与中国科学院生物物理研究所研究员胡俊杰课题组合作,在《自然-通讯》(Nature Communications)上发表题为Mycobacterial dynamin-like protein IniA mediates membrane fission 的研究论文。他们率先解析了一线抗结核药物——异烟肼诱导蛋白IniA的晶体结构,发现其具有典型的细菌发动蛋白(dynamin)构象,并发挥膜分裂的功能,由此揭示了IniA 蛋白参与药物耐受的新机制,对解决结核病耐药性问题具有重要指导意义。

结核病是由结核分枝杆菌感染引发的一种致命性传染病。人类与结核病抗争的历史已逾150余年,自从上个世纪中叶起,一些有效药物被发现并用于治疗结核病,然而耐药性问题日益凸显,急需找到应对之策。IniA 蛋白是分枝杆菌中能被异烟肼诱导的重要蛋白,与结核杆菌对异烟肼的耐药性紧密相关,但其结构、功能以及参与药物耐受的机理一直都是空白。

该研究中,团队成员利用X射线晶体学手段成功解析了耻垢分枝杆菌IniA蛋白的apo状态和GTP结合状态的三维空间结构,发现IniA 蛋白折叠属于细菌发动蛋白(bacterial dynamin-like protein, BDLP)超家族。IniA 具有一段柔性的脂质结合序列(lipid-interacting loop),可以与带负电荷脂类相互作用从而定位至细胞膜上。与其他发动蛋白不同的是,IniA在溶液中并不形成核苷酸依赖性的二聚体,但膜定位的IniA显示出核苷酸非依赖性的组装。进一步实验证明IniA具有改变膜形态的能力,并行使GTP依赖的膜分解。

细菌发动蛋白家族的分子活性长期以来有较大争论,由于在构架和进化上接近线粒体融合素(Mitofusin, MFN),这类蛋白一直被认为可以介导膜融合,而该研究清楚地阐明细菌发动蛋白具有膜分裂而不是膜融合的能力。

细菌发动蛋白的解析虽然有较多进展,但其生理功能也一直困扰着研究人员。IniA的突变体药物耐受实验最终揭示IniA通过介导膜结合和膜分裂引起药物耐受。由于异烟肼等通过抑制结核杆菌细胞壁合成使质膜变得不稳定。IniA可能通过类似内吞的方式修复质膜损伤。这些发现首次揭开了IniA 蛋白的神秘面纱,预示着原始的内吞可能在细菌中已经出现,也为解决结核病耐药性问题提供了新的线索。

饶子和团队长期致力于我国新发再发传染性疾病病原体的结构生物学研究,这是该团队在抗结核领域取得的又一重要研究成果。上海科技大学博士研究生王满福和南开大学博士毕业生郭向阳为论文的共同第一作者,上海科技大学免疫化学研究所副研究员李俊、生物物理所胡俊杰为论文的共同通讯作者。该研究得到科技部先导项目、重点研发计划、“973”计划、国家自然科学基金和中科院基金项目的大力支持。

原始尺寸:
Wang M1,2,3, Guo X4, Yang X1,2,et al.Mycobacterial dynamin-like protein IniA mediates membrane fission.Nat Commun. 2019 Aug 29;10(1):3906. doi: 10.1038/s41467-019-11860-z.

相关资讯

J Periodontol:吸烟对非手术治疗牙周炎效果的影响

吸烟是人类许多疾病的一个重要病因,包括心血管疾病、胃溃疡、胰腺癌、慢性阻塞性肺疾病等,也是牙周炎发生发展的一种重要危险因素。吸烟不仅会提高牙周炎的发病率,加重牙周炎病变的严重程度,也会影响牙周炎的治疗

Clin Exp Allergy :饮用水中细菌量与过敏性疾病相关性研究

饮用水处理能够减少微生物的接触。最近,有研究人员调查了是否饮用水中细菌的含量与过敏性疾病风险的变化相关。

Laryngoscope:过敏性鼻炎患者免疫治疗前后细菌性鼻微生物比较

最近的研究调查了鼻窦炎患者和无鼻疾病对照的鼻微生物比较情况。基于过敏性鼻炎(AR)免疫的改变和过敏原免疫治疗(IT),研究人员评估了这些条件下鼻微生物情况。

Dig Liver Dis:代偿性肝硬化患者中胃蛋白酶和抵抗素是细菌感染的更好标志

细菌感染会损害肝硬化患者的预后。本项研究的目的是评估与C反应蛋白(CRP)和降钙素原(PCT)相比,Presepsin和抵抗素作为早期感染标志物的性能,以及它们在失代偿性肝硬化患者中的预后相关性

Nature:感染细菌的病毒,也有了超大的size

2月13日,发表在《Nature》上的一项研究中,美国加州大学伯克利分校领导的研究团队发现了数百种异常大的噬菌体。它们具有某些通常与活体生物相关的能力,该发现进一步模糊了其生命与非生命之间的界线。

病毒、细菌和基因突变,谁是你最大的敌人?

30亿~40亿年前,生命始祖——细胞诞生了。自此,生命向着多样化和复杂化演化。但病毒是个奇葩,它向简单化发展。病毒放弃它不需要的一切,只剩下蛋白质外壳及其里面的核酸。病毒就像海盗,“劫持”细胞,在宿主细胞中生存和繁衍。对生命来说,病毒仿佛一种生存压力。在这种压力之下,弱者淘汰,适者生存。为了对抗敌人,生命诞生了防卫系统——免疫系统。在病毒等多种病原体的刺激下,免疫系统不断进化。病毒还是“基因快递员