作者:张晴丹 来源:中国科学报 发布时间:2024/2/25 17:51:52
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科学家发现一种克雷伯氏菌菌素并揭示其转运机制

 

近日,国家现代农业产业(水禽)体系免疫抑制病防控岗位专家、四川农业大学动物医学院动物医学免疫学研究所程安春/赵新新团队在自然指数期刊Journal of Biological Chemistry发表研究论文。该研究发现并鉴定了一种克雷伯氏菌的细菌素KlebE,证实KlebE是一种穿孔细菌素,具有强力杀菌作用。研究揭示该毒素的转运依赖于毒素不同区域与外膜蛋白OmpC和内膜蛋白TonB的相互作用。

抗生素在人、动物上的大量使用、误用等问题使得多种致病菌的耐药问题日益严重。据预测,到2050年,因耐药问题导致的死亡人数将达到每年1000万,超过心血管系统和癌症导致的死亡。世界卫生组织近期将包括大肠杆菌、克雷伯氏菌在内的9种致病菌列为重点关注对象。同时,抗生素新药的研发陷入困境。因此,新型抗菌策略的研制成为对抗耐药菌感染的迫切需求。细菌素是细菌产生的一种参与细菌间竞争的多肽类物质。与抗生素相比,细菌素具有窄谱性(不杀伤共生菌)、副作用小等优点,是潜在的抗生素替代药物。而理解细菌素的转运机制、杀菌机制是将其应用于临床的前提。

细菌素在细菌中普遍存在,大肠杆菌素已被大量发现和频繁研究,而肠杆菌科其他细菌的细菌素仍有待发现和鉴定。该研究通过生物信息学方法扫描100多株水禽源沙门菌和肺炎克雷伯氏菌菌株的基因组,发现并鉴定一种克雷伯氏菌细菌素,命名为KlebE。研究证实,KlebE是一种小分子毒素,参与克雷伯氏菌的种内竞争。纯化的KlebE具有高效杀菌特性,可破坏敏感菌的细胞膜,并对人工细胞膜具有直接的膜透化作用,表明它是一种穿孔细菌素。蛋白质互作试验和平板抑菌试验表明,KlebE的杀菌效应依赖于OmpC和Ton系统,毒素可与OmpC、TonB发生相互作用。

进一步的点突变试验证实,KlebE的TonB box为位于N端的7肽序列,而其与OmpC的结合区域位于中部的非结构区。最后,通过比较敏感菌株、耐受菌株的OmpC序列,发现OmpC第91位天冬氨酸是决定KlebE杀菌效应的关键氨基酸。该研究为克雷伯氏菌细菌素疗法的开发奠定了理论基础。

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GUV试验证实KlebE的膜穿孔作用     四川农大供图

相关论文信息:https://doi.org/10.1016/j.jbc.2024.105694

 
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