利用致病菌的弱点开发新抗生素

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摘要:

抗生素仍然是对抗细菌感染的最重要武器。然而,由于越来越多的耐药性,医学已经弹尽粮绝。慕尼黑工业大学和马克斯普朗克分子生理学研究所的科学家们现在已经阐明了蛋白水解复合物ClpX-ClpP的结构。这是针对细菌中缺陷蛋白的降解过程开发创新抗生素的关键。

欧洲每年有近70万人感染耐药病原体。其中大约33000人死亡。尽管世界各地的风险巨大且不断增加,但在过去几十年中,很少有新的抗生素被开发和批准。视力没有改善。因此,迫切需要在病原菌中寻找新的攻击点,并利用这些弱点开发新的抗生素。消灭细菌的新机制

蛋白水解酶ClpP是抗菌治疗特别有前景的攻击点:一方面,它在细菌代谢中起着重要作用;另一方面,它可以确保缺陷蛋白质的受控降解。但为了这个目的,它需要ClpX蛋白作为初始辅助。在与ClpP的复合物中,ClpX识别待降解的蛋白质,将其展开并引导至其桶形降解室中。

慕尼黑工业大学的Stephan Sieber教授和多特蒙德的Max Planck分子生理学研究所所长Stefan Raunser教授领导的科学家们现在已经阐明了ClpX-ClpP蛋白水解的三维结构是第一个复合物,从而为未来的药理学策略奠定了重要基础。

一类新的潜在抗生素——所谓的酰基肽肽(ADEP)抗生素——在没有ClpX支持的情况下将不受控制地被ClpP降解。结果,重要的蛋白质也被破坏了,这对细菌来说是致命的。这种独特的作用机制在抵抗病原菌方面具有巨大的创新潜力。普通抗生素是通过抑制生命过程来发挥作用的。在这种情况下,抗菌效果是通过活化过程实现的。消灭细菌

除了降解缺陷蛋白外,ClpP还是细菌毒素库产生的决定性调节因子,主要负责许多病原体的致病作用。在TUM上,Stephan Sieber教授领导的团队多年来一直在成功地研究ClpP蛋白酶,并开发了许多有效的ClpP和ClpX抑制剂,这些抑制剂可以阻止细菌毒素的产生,因此或多或少可以解除它们的武装。DraBalogh现已成功生产并稳定了ClpX-ClpP复合体。

阐明ClpX-ClpP结构的新的可能性,但直到最近,ClpX-ClpP复合物的结构还不能被详细阐明。分子生理学MPI的Stefan Raunser教授领导的研究小组的研究员克里斯特斯盖索吉亚尼斯博士现在已经通过低温电子显微镜成功地做到了这一点。

借助这项技术,他们可以证明ADEP和ClpX停靠在ClpP的同一位置,但以不同的方式控制蛋白质的降解过程:虽然ClpX不会改变ClpP的结构,但ADEP带来了意想不到的开放合成。结果,完整的蛋白质也以不受控制的方式降解,并且没有ClpX的支持。来自多特蒙德和慕尼黑的研究团队对这一机制的阐述是为ClpP开发创新抗生素物质的里程碑。

标签:病原菌
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