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动物医学学院韩文瑜教授课题组在金黄色葡萄球菌噬菌体裂解酶研究上获得突破性进展

来源:科学研究处 发布时间:2014-05-19 作者:苟静平 点击:

吉林大学动物医学学院韩文瑜教授课题组与中国科学院生物物理研究所合作,经过近三年的努力,最终解析了首个金黄色葡萄球菌噬菌体裂解酶(LysGH15)的三维结构,并揭示了其裂解金黄色葡萄球菌的分子机制。该成果填补了国内外金黄色葡萄球菌噬菌体裂解酶研究领域的空白,为LysGH15的进一步应用奠定了坚实的理论基础,同时为同源蛋白结构的解析与分子作用机制的研究提供了结构模型,也为模拟药物的分子设计提供了重要参考。相关研究成果在线发表在国际著名病原学期刊《PLoS Pathogens》,影响因子8.136。

目前,金黄色葡萄球菌的耐药性日益严重,尤其是“超级耐药菌株”(MRSA)的出现,给该菌引起感染的临床治疗带来了巨大的困难。噬菌体裂解酶可以特异地裂解包括耐药菌株在内的细菌,具有极大的研究价值与应用潜力。通过对噬菌体及其裂解酶的研究,旨在开发对抗MRSA的新药物。在前期的研究中,该课题组筛选到一株对MRSA具有广谱、高效裂解活性的噬菌体(GH15)。对GH15的全基因组测序和生物信息学分析表明,其具有独特的遗传学特性;GH15的裂解酶LysGH15在体内外均表现出对MRSA特异、高效的裂解活性;另外,LysGH15的结合区还可用于金葡菌的特异性检测。

为了揭示LysGH15裂解MRSA的分子作用机制,博士研究生顾敬敏同学对其三个活性片段(CHAP、amidase-2和SH3b)的蛋白质三维结构进行了解析。结果表明CHAP包含一个Cys-His-Glu-Asn四联体活性中心,该活性中心附近具有一个由12个氨基酸组成的Ca2+结合位点。Ca2+对CHAP片段活性的发挥起到关键的调节作用,它不会影响CHAP片段的二级结构,但是可以提高该片段的热稳定性,说明对其三维结构的维持具有重要作用。Amidase-2的活性中心包含一个Zn2+结合位点,与E282和T330共同发挥活性。同时鉴定了SH3b发挥结合活性的关键氨基酸位点,这些位点可以显著影响LysGH15的裂解活性。CHAP片段的裂解活性和SH3b的特异性结合活性共同促成了LysGH15的高效裂解活性。迄今,LysGH15是首个报道的具有Ca2+结合位点和钙调活性的噬菌体裂解酶,其CHAP片段也是首个报道的具有Ca2+依赖活性的CHAP家族成员。

该研究由国家自然科学基金重点项目(项目号:31130072)和吉林大学优秀博士学位论文培养资助计划资助,已发表相关SCI论文5篇,总影响因子达26.4,他引次数为60次。