Clerocidin selectively modifies the gyrase-DNA gate to induce irreversible and reversible DNA damage.
Clerocidin selectively modifies the gyrase-DNA gate to induce irreversible and reversible DNA damage.
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DOI：
10.1093/nar/gkn539
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发表时间：
2008-10
影响因子：
14.9
通讯作者：
Fisher LM
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Pan XS;Dias M;Palumbo M;Fisher LM
Clerocidin (CL) 是一种微生物二萜类化合物，通过其环氧基团与 DNA 发生反应，并刺激 II 型 DNA 拓扑异构酶进行 DNA 切割。 CL 作用的分子基础尚不清楚。我们通过遗传手段确定 CL 靶向革兰氏阳性细菌肺炎链球菌中的 DNA 旋转酶，并在体外促进旋转酶依赖性单链和双链 DNA 裂解。 CL 刺激的 DNA 断裂表现出对断裂位点（-1 位点）之前的鸟嘌呤的强烈偏好。 -1 鸟嘌呤突变为 A、C 或 T 消除了 pBR322 强位点上的 CL 裂解。令人惊讶的是，对于双链断裂，一条链上的断裂始终涉及修饰的（哌啶不稳定的）鸟嘌呤，并且不会被热、盐或 EDTA 逆转，而互补链断裂发生在哌啶稳定的 -1 nt 处，并被 EDTA 逆转。 CL 不会诱导此处在 CL 抗性肺炎球菌中鉴定的突变促旋酶 (GyrA G79A) 的裂解。事实上，GyrA 断裂重聚结构域中 G79 和邻近 S81 残基的突变可区分 CL 中毒和抗菌喹诺酮类药物中毒。结果提出了一种新的酶抑制机制，其中旋转酶-DNA 门上的 -1 nt 表现出不同的 CL 反应性，从而产生不可逆和可逆的 DNA 损伤。
Clerocidin (CL), a microbial diterpenoid, reacts with DNA via its epoxide group and stimulates DNA cleavage by type II DNA topoisomerases. The molecular basis of CL action is poorly understood. We establish by genetic means that CL targets DNA gyrase in the Gram-positive bacterium Streptococcus pneumoniae, and promotes gyrase-dependent single- and double-stranded DNA cleavage in vitro. CL-stimulated DNA breakage exhibited a strong preference for guanine preceding the scission site (−1 position). Mutagenesis of −1 guanines to A, C or T abrogated CL cleavage at a strong pBR322 site. Surprisingly, for double-strand breaks, scission on one strand consistently involved a modified (piperidine-labile) guanine and was not reversed by heat, salt or EDTA, whereas complementary strand scission occurred at a piperidine-stable −1 nt and was reversed by EDTA. CL did not induce cleavage by a mutant gyrase (GyrA G79A) identified here in CL-resistant pneumococci. Indeed, mutations at G79 and at the neighbouring S81 residue in the GyrA breakage-reunion domain discriminated poisoning by CL from that of antibacterial quinolones. The results suggest a novel mechanism of enzyme inhibition in which the −1 nt at the gyrase-DNA gate exhibit different CL reactivities to produce both irreversible and reversible DNA damage.
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