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金黄色葡萄球菌生物被膜形成相关转录因子的结构生物学研究
结题报告
批准号:
U1732114
项目类别:
联合基金项目
资助金额:
56.0 万元
负责人:
李旭
依托单位:
学科分类:
A3202.上海光源
结题年份:
2020
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
沈辉、汪明星、王晴、王振华、朱孔福
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中文摘要
生物被膜的形成阻碍了抗生素及免疫系统对金黄色葡萄球菌的快速清除,延长了临床治疗周期,增大了形成耐药菌株的风险。抑制生物被膜的形成可以有效提高金葡菌感染的治疗效率,但现有生物被膜驱散药物及治疗策略存在诸多缺陷,无法在临床上广泛使用。近年来,申请人一直致力于揭示金葡菌关键生理过程的结构生物学基础,并希望由此找到可以有效控制金葡菌感染和增殖的潜在药物设计靶点。在本项目中,申请人拟综合运用结构生物学、生物化学和细胞生物学技术手段,解析金葡菌生物被膜形成关键调控因子SarX蛋白与agr转录系统及ica转录系统间各自的复合物三维结构,阐明其促进金葡菌生物被膜形成的分子机制;此外,我们还希望通过所获得的结合表面结构信息及DNA别构信息,发现能抑制金葡菌生物被膜形成的潜在药物设计靶点。上述研究工作的开展将为金黄色葡萄球菌生物被膜阻断剂的研究开发提供重要线索,为从转录水平阻止生物被膜的形成提供新的思路。
英文摘要
Biofilm formation gives Staphylococcus aureus temporary resistant to antibiotics, and also helps it to evade from the immune system of patient. S. aureus biofilm-associated infections are difficult to treat with antibiotics and are becoming a very troublesome clinical type of disease. Biofilm dispersal has been largely concerned as a potential means of treating S. aureus biofilm-associated infections. However, present dispersal agents and the therapeutic strategy for S. aureus biofilm meet large challenges before being used in the clinic treatment. In this project, we plan to solve the 3D structure of the biofilm formation transcription regulator SarX with both of agr and ica systems and illuminate the mechanism of how SarX facilitates the biofilm formation in S. aureus. We also expect to find the potential novel rational therapeutic target for biofilm-associated infection treatment.
生物被膜的形成赋予了金黄色葡萄球菌暂时性抵御抗生素侵袭并逃避患者免疫系统清除的能力,使得金黄色葡萄球菌(特别是多重耐药金葡菌)感染日渐成为临床上非常棘手的疾病类型。SarX蛋白是金黄色葡萄球菌SarA家族全局转录调控因子成员之一,在耐药菌中,它可以结合到agr操纵子上并抑制RNA II基因的转录,使溶菌酶及各种毒力因子的分泌表达大幅降低甚至停滞,从而引导金葡菌转入耐受持留状态,并为生物被膜形成提供适宜的胞外环境。我们重组表达了SarX蛋白,通过体外相互作用实验确定该蛋白与agr转录系统P2启动子之间的特异性识别区段;通过晶体学、冷冻电镜等结构生物学方法解析SarX蛋白自身单体结构及其与P2启动子的复合物结构,揭示该蛋白识别特定DNA底物的结构基础;结合负染电镜结构分析、突变体DNA结合实验及细胞生物学实验,我们发现SarX蛋白在高浓度条件下,可以通过形成核酸蛋白丝的方式引发agr启动子的结构和功能变化,这一发现阐明了该蛋白抑制agr转录系统的分子机理。此外我们还通过多种agr启动子调控基因的竞争性结合实验,发现SarX蛋白在特定浓度条件下,对于其他转录调节因子具有无差别的清除能力,证明该蛋白在决定金黄色葡萄球菌重要生存状态转折过程中起到了至关重要的作用。在课题经费支持下,我们圆满完成了课题既定研究目标:培养了3名博士、1名硕士,为结构生物学的进一步发展提供了优秀的后备人才;在包括《美国科学院院报》、《ACS Catalysis》、《FEBS Journal》、《JBC》在内的著名国际学术期刊发表标注资助号的论文共7篇,课题负责人均为文章通讯作者;累计向PDB数据库中提交课题相关蛋白质三维结构20个。
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
Structural and Functional Basis of Difructose Anhydride Ill Hydrolase, Which Sequentially Converts Inulin Using the Same Catalytic Residue
二果糖酐 III 水解酶的结构和功能基础,该酶使用相同的催化残基依次转化菊粉
DOI:10.1021/acscatal.8b02424
发表时间:2018
期刊:ACS Catalysis
影响因子:12.9
作者:Yu Shuhuai;Shen Hui;Cheng Yuanyuan;Zhu Yingying;Li Xu;Mu Wanmeng
通讯作者:Mu Wanmeng
DOI:10.1002/iub.1977
发表时间:2018
期刊:IUBMB Life
影响因子:4.6
作者:Qing Wang;Maikun Teng;Xu Li
通讯作者:Xu Li
Caulobacter crescentus β sliding clamp employs a noncanonical regulatory model of DNA replication
Caulobactercrescentus β 滑动夹采用非规范的 DNA 复制调节模型。
DOI:10.1111/febs.15138
发表时间:2019-11-29
期刊:FEBS JOURNAL
影响因子:5.4
作者:Jiang, Xuguang;Zhang, Linjuan;Li, Xu
通讯作者:Li, Xu
Interface switch mediates signal transmission in a two-component system.
接口开关介导二元系统中的信号传输。
DOI:10.1073/pnas.1912080117
发表时间:2020
期刊:Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America
影响因子:11.1
作者:Wang Mingxing;Guo Qiong;Zhu Kongfu;Fang Bo;Yang Yifan;Teng Maikun;Li Xu;Tao Yuyong
通讯作者:Tao Yuyong
Antibiotic binding releases autoinhibition of the TipA multidrug-resistance transcriptional regulator.
抗生素结合释放 TipA 多重耐药转录调节因子的自身抑制。
DOI:10.1074/jbc.ra120.016295
发表时间:2020-12-18
期刊:The Journal of biological chemistry
影响因子:--
作者:Jiang X;Zhang L;Teng M;Li X
通讯作者:Li X
纳米胶稳定单原子催化剂的设计与构筑
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    30万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    李旭
  • 依托单位:
Ctf3C-Cnn1-Wip1五元复合物在酿酒酵母动粒组装过程中的结构与功能关系研究
  • 批准号:
    31971124
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58.0万元
  • 批准年份:
    2019
  • 负责人:
    李旭
  • 依托单位:
HuR蛋白介导的人类mRNA出核调控过程的结构生物学研究
  • 批准号:
    31270014
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    李旭
  • 依托单位:
人类前体mRNA剪切与多聚腺嘌呤化过程中各效应因子间相互作用关系的结构生物学研究
  • 批准号:
    30900224
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万元
  • 批准年份:
    2009
  • 负责人:
    李旭
  • 依托单位:
国内基金
海外基金