肺炎鏈球菌肽聚糖水解酶LytB與耐藥相關蛋白Sp0010的結構與功能研究
發(fā)布時間：2021-07-21 19:50
I.肺炎鏈球菌肽聚糖水解酶LytB的結構和功能研究肺炎鏈球菌是人類的主要致病菌之一,它能導致重大人類疾病并造成每年一百六十多萬人的死亡。研究證據顯示肺炎球菌的內切-β-N-乙酰葡糖胺糖苷酶LytB對肺炎鏈球菌的細胞分裂以及細菌在鼻咽部定植發(fā)揮重要作用,然而LytB的生化分子機制到目前為止還不清楚。我們解析了LytB催化結構域（殘基從375位賴氨酸至658位天冬氨酸）的晶體結構(以下簡稱為LytB其衍射分辨率為1.65A。LytBCAT由三個結構相對獨立的模塊SH3b、WW和GH73組成,這三個模塊組成一個“T”字型溝槽構成了其催化活性中心。蛋白質三維結構比較結合計算模擬顯示LytB的底物為四糖五肽,其催化關鍵殘基為Glu564。體外酶活水解實驗表明蛋白LytB更易于水解敲除基因lytB肺炎鏈球菌中的肽聚糖,這暗示了LytB的特異性底物為未成熟肽聚糖。結合體外長鏈分散實驗和體內細胞分裂分析,我們證明了SH3b、WW和GH73三個模塊對于蛋白LytB活性都是必需的。進一步的功能分析顯示LytB的完整活性對于肺炎鏈球菌粘附和侵染人的肺上皮細胞是非常關鍵的�；诮Y構的序列比對,我們發(fā)現(xiàn)LytB...
【文章來源】：中國科學技術大學安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】：110 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
電子顯微鏡下的肺炎鏈球菌（來源于microbewiki)
降解掉(VoUmer et al., 2008a)。不同糖鏈之間的交聯(lián)主要是通過4位D-Ala梭基與另一條鏈的3位A2pm或L-Lys的氨基直接或通過一段短肽橋連接（圖1.3)。革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌的肽聚糖糖鏈部分沒有差別，都由N-乙酷葡糖胺和N-乙酷胞壁酸構成，然而其寡肽鏈組成卻不盡相同，其最大差別在于第3位氨基酸在革蘭氏陰性菌（如大腸桿菌）中為2,6-二氨基庚二酸（A2pm)(圖1.3A)，而在革蘭氏陽性菌（如肺炎鏈球菌）中是L-賴氨酸（圖1.3B)。B D-Ala 一 Ala -]乂 \ciU^ I ser、\ cx>M*o?<o*^*OiCiJOH or-??OK*x?*o?x? Q-AiS — 廣 D~Aia^ <■女 U 9? ^ I ^ 冊OcfMc-MurMc \ j fytW COOH CO????CO?*^h<OOM COmkCHCQ'NHOICOOH L_LyG L LyS L:LySi'Ata \ in, ^ / ^ H w? 士、、 丨 i I+ \ 5 / ^ ^ ^ D-iGin D-iGin D-tGIn； g L-Aia L-Ala l-Ala|&?^M04MbKOOH 產 I I I(^IcNA^j^urNA^j^lcNA^j^urNA^I^IcNA^jj^urNA^圖1.3大腸桿菌A)和肺炎鏈球菌B)的肽聚糖結構（根據(Vollmer etal., 2008a)修改繪制）。肽聚糖的合成總的來說可以被分為三個階段：首先，水溶性的UDP活化的前導物（如 UDP-N-acetylglucosamine 和 UDP-N-acetylmuramyl pentapeptide)在細胞質內合成(Barreteau et al., 2008);其次，在細胞質一側，新合成的UDP活化的前導物被裝配到細胞膜十一碳二燒磷酸酯上形成脂錯定的二糖五肽結構單元[NAG-NAM-L-Ala-y-D-Glu-meso-Aipm (or L-Lys)-D-Ala-D-Ala] (lipid II)，再在翻轉酶的作用下由細胞質一側翻轉到細胞膜外；再次，脂質體lipid II通過釋放十一碳二稀焦憐酸
脂質體lipid II通過釋放十一碳二稀焦憐酸，將新合成的二糖五肽單元插入到新生的肽聚糖糖鏈上（圖1.4)。具體來說，第一階段在細胞質內完成，首先由MurA將憐酸稀醇丙酮酸的婦醇基轉移到UDP-GluNAc上形成稀醇式UDP-GluNAc，然后再NADPH依賴的MurB酶作用下還原為UDP-MurNAc;生成的UDP-MurNAc在酶MurC、MurD、MurE 的作用下依次分別加上 L-Ala、D-Glu 和 mesodiaminopimelic (meso-A2pm)acid 或 L-Lys 生成 UDP-MurNAc-L-Ala-D-Glu-meso-A2pm acid ( orUDP-MurNAc-L-Ala-D-Glu-L-Lys)；然后酶 MurF 催化將 D-Ala-D-Ala 偶聯(lián)到MurE 的產物上生成 UDP-MurNAc-L-Ala-Y-D-Glu-meso-A2pm (orL-Lys)-D-Ala-D-Alac第二階段也在細胞質內進行，由膜蛋白MraY將第一階段的產物UDP-MurNAc-pentapeptide轉移到H—■碳二條磷酸酯載體上形成的產物通常稱為脂質體I (lipid I);緊接著酶MurG將UDP-GlcNAc的糖基轉移到lipidI上生成所謂的脂質體lipid II。第三階段，脂質體lipid II在翻轉酶FtsW-RodA復合物作用下有細胞質一側跨膜翻轉到細胞外；翻轉到細胞外的lipid II再在轉糖基酶的作用下通過聚合反應插入到新生肽聚糖鏈上。參與此轉糖基過程的酶由4
本文編號：3295661
【文章來源】：中國科學技術大學安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】：110 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
電子顯微鏡下的肺炎鏈球菌（來源于microbewiki)
降解掉(VoUmer et al., 2008a)。不同糖鏈之間的交聯(lián)主要是通過4位D-Ala梭基與另一條鏈的3位A2pm或L-Lys的氨基直接或通過一段短肽橋連接（圖1.3)。革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌的肽聚糖糖鏈部分沒有差別，都由N-乙酷葡糖胺和N-乙酷胞壁酸構成，然而其寡肽鏈組成卻不盡相同，其最大差別在于第3位氨基酸在革蘭氏陰性菌（如大腸桿菌）中為2,6-二氨基庚二酸（A2pm)(圖1.3A)，而在革蘭氏陽性菌（如肺炎鏈球菌）中是L-賴氨酸（圖1.3B)。B D-Ala 一 Ala -]乂 \ciU^ I ser、\ cx>M*o?<o*^*OiCiJOH or-??OK*x?*o?x? Q-AiS — 廣 D~Aia^ <■女 U 9? ^ I ^ 冊OcfMc-MurMc \ j fytW COOH CO????CO?*^h<OOM COmkCHCQ'NHOICOOH L_LyG L LyS L:LySi'Ata \ in, ^ / ^ H w? 士、、 丨 i I+ \ 5 / ^ ^ ^ D-iGin D-iGin D-tGIn； g L-Aia L-Ala l-Ala|&?^M04MbKOOH 產 I I I(^IcNA^j^urNA^j^lcNA^j^urNA^I^IcNA^jj^urNA^圖1.3大腸桿菌A)和肺炎鏈球菌B)的肽聚糖結構（根據(Vollmer etal., 2008a)修改繪制）。肽聚糖的合成總的來說可以被分為三個階段：首先，水溶性的UDP活化的前導物（如 UDP-N-acetylglucosamine 和 UDP-N-acetylmuramyl pentapeptide)在細胞質內合成(Barreteau et al., 2008);其次，在細胞質一側，新合成的UDP活化的前導物被裝配到細胞膜十一碳二燒磷酸酯上形成脂錯定的二糖五肽結構單元[NAG-NAM-L-Ala-y-D-Glu-meso-Aipm (or L-Lys)-D-Ala-D-Ala] (lipid II)，再在翻轉酶的作用下由細胞質一側翻轉到細胞膜外；再次，脂質體lipid II通過釋放十一碳二稀焦憐酸
脂質體lipid II通過釋放十一碳二稀焦憐酸，將新合成的二糖五肽單元插入到新生的肽聚糖糖鏈上（圖1.4)。具體來說，第一階段在細胞質內完成，首先由MurA將憐酸稀醇丙酮酸的婦醇基轉移到UDP-GluNAc上形成稀醇式UDP-GluNAc，然后再NADPH依賴的MurB酶作用下還原為UDP-MurNAc;生成的UDP-MurNAc在酶MurC、MurD、MurE 的作用下依次分別加上 L-Ala、D-Glu 和 mesodiaminopimelic (meso-A2pm)acid 或 L-Lys 生成 UDP-MurNAc-L-Ala-D-Glu-meso-A2pm acid ( orUDP-MurNAc-L-Ala-D-Glu-L-Lys)；然后酶 MurF 催化將 D-Ala-D-Ala 偶聯(lián)到MurE 的產物上生成 UDP-MurNAc-L-Ala-Y-D-Glu-meso-A2pm (orL-Lys)-D-Ala-D-Alac第二階段也在細胞質內進行，由膜蛋白MraY將第一階段的產物UDP-MurNAc-pentapeptide轉移到H—■碳二條磷酸酯載體上形成的產物通常稱為脂質體I (lipid I);緊接著酶MurG將UDP-GlcNAc的糖基轉移到lipidI上生成所謂的脂質體lipid II。第三階段，脂質體lipid II在翻轉酶FtsW-RodA復合物作用下有細胞質一側跨膜翻轉到細胞外；翻轉到細胞外的lipid II再在轉糖基酶的作用下通過聚合反應插入到新生肽聚糖鏈上。參與此轉糖基過程的酶由4
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