ATP-結(jié)合盒（ATP-binding cassette,ABC）超家族轉(zhuǎn)運體廣泛的分布于細菌、真菌和真核生物體內(nèi),能夠利用水解ATP產(chǎn)生的能量逆濃度梯度轉(zhuǎn)運從小分子到較大化合物的各種底物。ABC家族轉(zhuǎn)運體是引起人類腫瘤細胞耐藥和細菌耐藥的一個重要因素。大腸埃希氏菌（Escherichia coli）K-12菌株基因組預(yù)測編碼11個ABC家族外排轉(zhuǎn)運體,其中,YbhFSR和YddA被推測為藥物外排轉(zhuǎn)運體,但其確切功能尚缺乏實驗研究。對細菌ABC家族預(yù)測藥物外排轉(zhuǎn)運體功能的研究對于了解細菌的耐藥性乃至解讀人類腫瘤的耐藥性機制具有重要意義。本研究首先對E.coli YbhFSR和YddA轉(zhuǎn)運體進行系統(tǒng)的生物信息學(xué)分析。分析顯示,YbhFSR轉(zhuǎn)運體由三個獨立的蛋白質(zhì)YbhF、YbhS和YbhR組成,YbhF蛋白屬于ABC家族核苷酸結(jié)合結(jié)構(gòu)域,YbhS和YbhR屬于ABC家族的跨膜結(jié)構(gòu)域。YddA轉(zhuǎn)運體NH₂-端為5個α-螺旋基序構(gòu)成的跨膜結(jié)構(gòu)域,COOH-端為ABC家族核苷酸結(jié)合結(jié)構(gòu)域。為研究YbhFSR和YddA轉(zhuǎn)運進功能,利用Red重組技術(shù)分別構(gòu)建了基因敲除菌株E.... 

【文章來源】：黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)黑龍江省

【文章頁數(shù)】：171 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

多種藥物轉(zhuǎn)運蛋白的七個家族/超家族的示意圖

第二個輔助蛋白是外膜因子(Outer-membrane factor,OMF)或稱為外膜通道蛋白。外膜(Outer membrane,OM)通道蛋白在結(jié)構(gòu)上是保守的。它們以穩(wěn)定的三聚體形式存在,TolC是目前研究的最清楚也是最主要的外膜通道蛋白。通過一個β-桶結(jié)構(gòu)域(β-barrel)插入到外膜,并通過使用其長的螺旋盤繞結(jié)構(gòu)域深深地延伸到周質(zhì)中。這些結(jié)構(gòu)域共同形成一個橫跨外膜并穿過周質(zhì)的隧道狀結(jié)構(gòu)。一些細菌,包括E.coli和其它腸桿菌科細菌,都包含一個外膜通道蛋白TolC,該通道蛋白被多個轉(zhuǎn)運復(fù)合物共享[67]。相比之下,與外膜通道相關(guān)的內(nèi)膜轉(zhuǎn)運蛋白在結(jié)構(gòu)和功能上是多種多樣的。在E.coli中,外膜通道蛋白在外排中起重要作用,包括抗生素、膽汁鹽、有機溶劑、腸桿菌素、抗菌肽以及大蛋白毒素的外排都需要外膜通道蛋白的協(xié)助[68,69]。各種內(nèi)膜轉(zhuǎn)運蛋白和膜輔助蛋白MFP與外膜蛋白TolC相互作用形成三方泵(圖1-2,引自文獻[70]),并使E.coli能夠排出結(jié)構(gòu)多樣的分子[5,67,71,72]。

根據(jù)輔助因子的類別外排泵可以分為單組分外排泵和多組分外排泵(圖1-3,引自文獻[73])。在革蘭陰性細菌中,單組分外排泵將其底物運輸?shù)街苜|(zhì)空間。這種單組分外排泵的一個例子是轉(zhuǎn)座子編碼的四環(huán)素特異性tet(A)外排泵。多組分外排泵(僅在革蘭陰性細菌中發(fā)現(xiàn))橫穿內(nèi)膜和外膜[73]。由內(nèi)膜轉(zhuǎn)運蛋白、周質(zhì)膜融合蛋白(MFP)與外膜通道蛋白(例如E.coli TolC)三個家族的蛋白質(zhì)的協(xié)同作用完成底物由細胞內(nèi)到細胞外的完整轉(zhuǎn)運。這三個蛋白質(zhì)家族成員形成大的多組分的裝配體,稱為三方泵或三聚體復(fù)合物,細菌三方泵的典型代表是E.coli AcrAB-TolC和P.eruginosa MexAB-OprM[35]。三方泵既可以穿過革蘭陰性菌的內(nèi)膜也可以穿過周質(zhì)和外膜蛋白。所有組件都是運輸必不可少的。它們作為一個協(xié)調(diào)良好的團隊共同努力,實現(xiàn)了將底物直接從兩層膜直接外排到細胞外的功能。ABC超家族(例如MacB),MATE家族(例如MdtK)[74]甚至MFS家族(例如EmrB)[75](均來自E.coli)的某些成員以這種組織方式運輸?shù)孜�。三方泵直接將藥物運輸?shù)酵獠拷橘|(zhì)中,因此藥物的重新進入需要緩慢穿過OM,OM是一種有效的滲透屏障。由于大多數(shù)抗生素是相對親脂性分子,因此三方泵被認為是更為有效的耐藥方式[76,77]。在沒有輔助蛋白的情況下,某些ABC轉(zhuǎn)運蛋白仍能夠進行輸出。這就提出了一個有趣的問題:輔助蛋白是否是外排轉(zhuǎn)運體的組成部分?如果輔助因子是外圍成分,則即使沒有MFP家族蛋白和外膜因子,ABC外排泵的四個核心結(jié)構(gòu)域也應(yīng)足以促進跨內(nèi)膜轉(zhuǎn)運(如在NdvA系統(tǒng)中)[77]。相反,在幾個系統(tǒng)中輔助因子的缺失會導(dǎo)致底物的細胞質(zhì)積累。這些結(jié)果表明,細菌ABC外排泵有幾種功能上不同的類別。一類是存在MFP家族蛋白和外膜因子的情況下進化并變得依賴于所有三個組分以通過革蘭陰性細菌的雙層膜形成功能性輸出復(fù)合物。第二類進化為通過單個膜輸出分子,并且可以獨立于其它因素起作用。但是,迄今為止,尚未證明ABC與輔助因子之間存在物理相互作用,并且還沒有確定輔助因子在轉(zhuǎn)運體中的確切地位。

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]嗜魚外瓶霉（Exophiala pisciphila）ABC轉(zhuǎn)運蛋白基因與宿主重金屬耐性的研究[D]. 曹冠華.云南大學(xué) 2017

碩士論文
[1]大腸桿菌K12外排泵及調(diào)控基因缺失菌株的構(gòu)建及其功能的研究[D]. 張傳珍.華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 2016
[2]金鐵鎖糖基轉(zhuǎn)移酶的克隆與生物信息學(xué)分析[D]. 江舟.云南中醫(yī)學(xué)院 2016



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