Perturbed structural dynamics underlie inhibition and altered specificity of the multidrug efflux pump AcrB
Perturbed structural dynamics underlie inhibition and altered specificity of the multidrug efflux pump AcrB
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结构动力学的扰动是多药外排泵 AcrB 抑制和特异性改变的基础
DOI：
10.1101/2020.04.27.063511
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发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Reading E
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Reading E
耐药-结核-分裂（RND）外排泵在细菌固有和进化的多药耐药（MDR）过程中起着关键作用。AcrB是RND家族的典型成员，其作用是识别并从细菌中输出一系列化学上不同的分子，从而赋予对多种抗生素的抗性。尽管AcrB存在高分辨率结构，但其构象波动及其在功能中的假定作用在很大程度上是未知的，这阻碍了对外排和抑制的完整机制理解。在这里，我们使用氢/氘交换质谱法，辅以分子建模、药物结合和细菌敏感性研究，确定了AcrB底物存在下的这些结构动力学。我们表明，经过充分研究的外排泵抑制剂苯丙氨酸-精氨酸-β-萘酰胺（PAβN）通过抑制药物结合口袋动力学而不是阻止抗生素结合来增强抗生素活性。我们还发现，在耐多药临床分离物AcrBG288D中发现的药物结合口袋替代改变了运输途径的可塑性，这可以解释其底物特异性的改变。我们的研究结果为药物出口和抑制主要的耐多药外排泵及其动力学的重要指导作用提供了分子视角。
Resistance-nodulation-division (RND) efflux pumps play a key role in inherent and evolved multidrug-resistance (MDR) in bacteria. AcrB is the prototypical member of the RND family and acts to recognise and export a wide range of chemically distinct molecules out of bacteria, conferring resistance to a variety of antibiotics. Although high resolution structures exist for AcrB, its conformational fluctuations and their putative role in function are largely unknown, preventing a complete mechanistic understanding of efflux and inhibition. Here, we determine these structural dynamics in the presence of AcrB substrates using hydrogen/deuterium exchange mass spectrometry, complemented by molecular modelling, drug binding and bacterial susceptibility studies. We show that the well-studied efflux pump inhibitor phenylalanine-arginine-β-naphthylamide (PAβN) potentiates antibiotic activity by restraining drug-binding pocket dynamics, rather than preventing antibiotic binding. We also reveal that a drug-binding pocket substitution discovered within an MDR clinical isolate, AcrBG288D, modifies the plasticity of the transport pathway, which could explain its altered substrate specificity. Our results provide molecular insight into drug export and inhibition of a major MDR-conferring efflux pump and the important directive role of its dynamics.
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DOI：
10.1073/pnas.1602472113
发表时间：
2016-03-29
影响因子：
11.1
作者：
Sjuts, Hanno;Vargiu, Attilio V.;Opperman, Timothy J.
通讯作者：
Opperman, Timothy J.
影响因子：
16.6
作者：
通讯作者：
--
影响因子：
3
作者：
Trott, Oleg;Olson, Arthur J.
通讯作者：
Olson, Arthur J.
DOI：
--
发表时间：
2021
期刊：
Field Guide to Optical Biosensing
影响因子：
--
作者：
R. Martín
通讯作者：
R. Martín
影响因子：
--
作者：
Reading E;Walton TA;Liko I;Marty MT;Laganowsky A;Rees DC;Robinson CV
通讯作者：
Robinson CV