作者:NYU·兰贡健康
信用:CC0公共领域
通过揭示细菌用来泵出抗生素的蛋白质的结构，一个研究小组设计了一种破坏泵并恢复抗生素有效性的早期治疗方法
由纽约大学、NYU·格罗斯曼医学院和NYU·朗戈内的劳拉和艾萨克·佩尔穆特癌症中心的研究人员领导的这项新研究使用先进的显微镜首次“看到”诺拉的结构，这是一种蛋白质，金黄色葡萄球菌用它来泵出广泛使用的抗生素，然后才能杀死它们
外排泵代表了一种机制
金黄色葡萄球菌对氟喹诺酮类药物产生了耐药性，氟喹诺酮类药物是一组超过60种批准的抗生素，包括诺氟沙星、左氧氟沙星和环丙沙星
氟喹诺酮类药物现在对一些耐药菌株无效，包括耐甲氧西林菌株
研究人员说，当感染变得严重时，金黄色葡萄球菌(MRSA)是住院患者死亡的主要原因
为此，该领域已经寻求设计外排泵抑制剂，但是早期的尝试受到副作用的阻碍
第一项研究的作者道格·布劳利博士说:“我们不是试图寻找一种新的抗生素，而是希望使过去几十年中最广泛使用的抗生素，因细菌耐药性而变得无效，再次高度有效。”
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他在资深作者Nate Traaseth博士的实验室里完成了博士论文
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他是纽约大学化学系的教授，达·王能博士
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他是NYU格罗斯曼医学院细胞生物学系的教授
拯救的抗体 这项研究于3月31日在线发表在《自然化学生物学》杂志上，建立在近年来抗体技术发展的基础上
入侵的细菌触发身体的免疫系统产生许多略有不同的抗体，这种蛋白质可以附着并中和特定的入侵者
在目前的研究中，研究小组使用抗体克服了一个阻碍NorA结构分析的挑战
布劳利多年来一直致力于微调该分析所需的表达和纯化条件，但NorA分子结构紧凑，即使使用先进的冷冻电子显微镜(cryo-EM)也几乎无法检测到
作为解决方案，研究人员筛选了大量合成抗体——由高级研究作者Shohei Koide博士的实验室组装
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NorA格罗斯曼医学院生物化学和分子药理学系的教授发现了与诺拉联系最紧密的基因
通过将抗体附着到NorA上，研究小组有效地将分子大小增加了一倍，这增强了cryo-EM图像，并首次揭示了NorA泵的结构
这项工作还揭示了团队的领先抗体进入诺拉的位置，就像钥匙进入锁中一样
研究小组惊讶地发现，这种抗体进入诺拉体内的地方，正是诺拉锁定和清除抗生素的地方
这些观察表明，抗体可以阻断泵，使抗生素留在细菌细胞内，并干扰细菌生长
根据cryo-EM结构，研究小组还意识到，最深地嵌入诺拉结合腔的抗体部分是一个短的环状肽，是蛋白质构建模块的一部分
Traaseth说:“我们开始兴奋起来，因为一种与环本身相对应的分离肽可能会抑制NorA。”
研究小组发现，这种肽(称为NPI-1)起着外排泵抑制剂(EPI)的作用，并减少了抗生素耐药性
当与抗生素诺氟沙星结合时，高浓度的营养物(培养物)中的金黄色葡萄球菌生长超过95%
结构分析还表明，EPI与NorA附着抗生素分子的结构口袋中的蛋白质构建模块有许多相互作用
“这使得细菌对这种治疗产生耐药性的可能性极小，因为它们必须随机进化，以某种方式击败EPI，而不剥夺外排泵部位抓取抗生素的能力，”王说
展望未来，该团队正在努力改进其EPI的设计
这组作者说，NPI-1的每个残基都可以优化，以获得更大的效力，并减少任何潜在的副作用
他们开发针对NorA样外排泵的合成抗体的策略可能有助于发现针对其他已知依赖泵的病原体的epi，包括肺炎链球菌和结核分枝杆菌
“这种抑制MRSA的新方法的发现表明，来自四个部门的五个实验室——在结构生物学、蛋白质工程、肽化学和微生物学方面具有互补的专业知识——可以合作完成任何人都无法单独完成的任务，”Koide补充说
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