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铜绿假单胞菌黏液型转变阻遏因子MucA-MucB在受控膜内蛋白水解通路(RIP)下降解的结构基础与分子机制
结题报告
批准号:
81871615
项目类别:
面上项目
资助金额:
57.0 万元
负责人:
包锐
依托单位:
学科分类:
H2201.病原细菌与感染
结题年份:
2022
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
李红、申亚琳、李涛、何利惠、李长城、朱益波、宋英杰、赵畅、赵宁琳
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中文摘要
铜绿假单胞菌是慢性呼吸道感染的重要病原体之一,其黏液型菌株分泌的藻酸盐是它生物被膜的主要胞外多糖,是导致其耐药和难以彻底清除的重要原因。藻酸盐合成主要由受控膜内蛋白水解通路调节,即通过蛋白酶如AlgW、MucP对黏液型转变阻遏因子MucA-MucB的有序降解,释放调控因子AlgU以激活藻酸盐合成相关基因的表达,完成黏液性转变和菌膜的形成。由于该调控通路的重要性,其相关蛋白酶被视作抗铜绿假单胞菌感染的新靶点。目前对于该通路各关键因子间特异性识别的结构机制以及其对胞外诱导信号感知的分子机制尚不明确。本课题以阻遏因子MucA-MucB及其降解过程中关键蛋白酶为研究对象,基于蛋白质晶体结构和酶学实验,结合基因敲除和突变设计并通过细菌表型检测及细胞侵染模型印证,进一步阐明MucA降解相关的受控膜内蛋白水解通路的机制,为临床治疗铜绿假单胞菌引发的持续性感染提供基础。
英文摘要
Pseudomonas aeruginosa is one of the major pathogen causing chronic respiratory infection. Alginate that overproduced from its mucoid strains is the main component of the extracellular polysaccharide in Pseudomonas aeruginosa biofilm, which is the main reason of its high resistance to drug and difficulty in its treatment. Alginate biosynthesis is primarily regulated by regulated intramembrane proteolysis (RIP) pathway, it includes cascade degradation of anti-mucoid conversion factors MucA-MucB via protease such as AlgW and MucP, releasing extra-cytoplasmic function sigma factor AlgU to express genes which associated with alginate producing, to complete the mucoid conversion and biofilm formation. Due to the importance of RIP, enzymes involved in this pathway are thought to be feasible targets for the treatment of Pseudomonas aeruginosa infection. However, the structural basis of the specific recognition among the proteins and extracellular stimulus sensing mechanism in this system remain elusive. Our study will focus on MucA-MucB and the critical enzymes involved in its degradation. Based on protein crystal structure study and enzymatic assay, we will design corresponding mutants and test the effects on Pseudomonas aeruginosa phenotye and its infection efficiency, to further investigate MucA-associated RIP mechanism and provide basic theory for clinical treatment against Pseudomonas aeruginosa-caused persistent infection.
铜绿假单胞菌是肺囊肿性纤维化感染中最普遍存在又极难根除的病原体。铜绿假单胞菌分泌的藻酸盐作为生物膜的主要胞外多糖赋予其很强的环境适应性和耐药性,而受控膜内蛋白级联酶解(RIP)通路中的阻遏因子与膜锚定蛋白酶是藻酸盐形成过程中的关键信号分子。本课题的研究对象是铜绿假单胞菌中RIP通路中关键阻遏因MucA/MucB蛋白及关键蛋白酶AlgW的结构基础及功能。在本课题中,通过分子克隆,表达纯化,结晶筛选,并且基于X-射线衍射,得到了MucAperi 和MucB复合物结构以及AlgW蛋白的结构。分析结构,构建了可能对其功能具有重要影响的突变体,并通过体外生化实验和体内功能实验证实了这些突变体的作用,探明LPS脱落的Lipid-A对于激活MucA-RIP通路的重要性。我们的研究为为治疗铜绿假单胞菌感染性疾病和新型药物小分子研发提供了理论基础和科学依据。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.1111/1462-2920.15365
发表时间:2020-12
期刊:Environmental microbiology
影响因子:5.1
作者:Ying-Jie Song;G. Luo;Yi-Bo Zhu;Tao Li;Chang-Cheng Li;Lihui He;N. Zhao;Chang Zhao;Jing Yang-Jing-Ya
通讯作者:Ying-Jie Song;G. Luo;Yi-Bo Zhu;Tao Li;Chang-Cheng Li;Lihui He;N. Zhao;Chang Zhao;Jing Yang-Jing-Ya
DOI:10.1038/s41589-022-01018-2
发表时间:2022-05
期刊:Springer Nature
影响因子:--
作者:Chang Zhao;Wangjian Sheng;Ying Wang;Jie Zheng;Xiangqian Xie;Yong Liang;Wanqing Wei;Rui Bao;Dong-Hyun Kim
通讯作者:Dong-Hyun Kim
Function, molecular mechanisms, and therapeutic potential of bacterial HtrA proteins: An evolving view.
细菌 HtrA 蛋白的功能、分子机制和治疗潜力:不断发展的观点
DOI:10.1016/j.csbj.2021.12.004
发表时间:2022
期刊:Computational and structural biotechnology journal
影响因子:6
作者:Song Y;Ke Y;Kang M;Bao R
通讯作者:Bao R
Molecular basis of the lipid-induced MucA-MucB dissociation in Pseudomonas aeruginosa
铜绿假单胞菌中脂质诱导的 MucA-MucB 解离的分子基础。
DOI:10.1038/s42003-020-01147-1
发表时间:2020-08-03
期刊:COMMUNICATIONS BIOLOGY
影响因子:5.9
作者:Li,Tao;He,Lihui;Bao,Rui
通讯作者:Bao,Rui
Structural and molecular dynamic studies of Pseudomonas aeruginosa OdaA reveal the regulation role of a C-terminal hinge element.
铜绿假单胞菌 OdaA 的结构和分子动力学研究揭示了 C 末端铰链元件的调节作用。
DOI:10.1016/j.bbagen.2020.129756
发表时间:2020
期刊:Biochim Biophys Acta Gen Subj
影响因子:--
作者:Zhao Ning-Lin;Zhang Qian-Qian;Zhao Chang;Liu Li;Li Tao;Li Chang-Cheng;He Li-Hui;Zhu Yi-Bo;Song Ying-Jie;Liu Huan-Xiang;Bao Rui
通讯作者:Bao Rui
双组分系统ParRS和CprRS感应宿主阳离子肽调控铜绿假单胞菌耐药性和毒力的协同机制
  • 批准号:
    32370187
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    包锐
  • 依托单位:
新烯酰辅酶A水合酶/异构酶家族在致病铜绿假单胞菌群体感应信号分子合成中的分子机制
  • 批准号:
    81670008
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    53.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    包锐
  • 依托单位:
CFA/I菌毛在大肠埃希氏菌(O78:H11)对肠道上皮细胞感染中的分子机制
  • 批准号:
    81501787
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    18.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    包锐
  • 依托单位:
国内基金
海外基金