發(fā)布時(shí)間：2021-01-15 09:16

　　ATP-結(jié)合盒（ATP-binding cassette,ABC）超家族轉(zhuǎn)運(yùn)體廣泛的分布于細(xì)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(yùn)從小分子到較大化合物的各種底物。ABC家族轉(zhuǎn)運(yùn)體是引起人類腫瘤細(xì)胞耐藥和細(xì)菌耐藥的一個(gè)重要因素。大腸埃希氏菌（Escherichia coli）K-12菌株基因組預(yù)測(cè)編碼11個(gè)ABC家族外排轉(zhuǎn)運(yùn)體,其中,YbhFSR和YddA被推測(cè)為藥物外排轉(zhuǎn)運(yùn)體,但其確切功能尚缺乏實(shí)驗(yàn)研究。對(duì)細(xì)菌ABC家族預(yù)測(cè)藥物外排轉(zhuǎn)運(yùn)體功能的研究對(duì)于了解細(xì)菌的耐藥性乃至解讀人類腫瘤的耐藥性機(jī)制具有重要意義。本研究首先對(duì)E.coli YbhFSR和YddA轉(zhuǎn)運(yùn)體進(jìn)行系統(tǒng)的生物信息學(xué)分析。分析顯示,YbhFSR轉(zhuǎn)運(yùn)體由三個(gè)獨(dú)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(yùn)體NH₂-端為5個(gè)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(yùn)進(jìn)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(lái)源】：黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)黑龍江省

【文章頁(yè)數(shù)】：171 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

多種藥物轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的七個(gè)家族/超家族的示意圖

第二個(gè)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(guò)一個(gè)β-桶結(jié)構(gòu)域(β-barrel)插入到外膜,并通過(guò)使用其長(zhǎng)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(gè)橫跨外膜并穿過(guò)周質(zhì)的隧道狀結(jié)構(gòu)。一些細(xì)菌,包括E.coli和其它腸桿菌科細(xì)菌,都包含一個(gè)外膜通道蛋白TolC,該通道蛋白被多個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)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(yùn)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(jī)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(yùn)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(xiàn)[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(xiàn)[73])。在革蘭陰性細(xì)菌中,單組分外排泵將其底物運(yùn)輸?shù)街苜|(zhì)空間。這種單組分外排泵的一個(gè)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(xì)菌中發(fā)現(xiàn))橫穿內(nèi)膜和外膜[73]。由內(nèi)膜轉(zhuǎn)運(yùn)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(gè)家族的蛋白質(zhì)的協(xié)同作用完成底物由細(xì)胞內(nèi)到細(xì)胞外的完整轉(zhuǎn)運(yùn)。這三個(gè)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(xì)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(guò)革蘭陰性菌的內(nèi)膜也可以穿過(guò)周質(zhì)和外膜蛋白。所有組件都是運(yùn)輸必不可少的。它們作為一個(gè)協(xié)調(diào)良好的團(tuán)隊(duì)共同努力,實(shí)現(xiàn)了將底物直接從兩層膜直接外排到細(xì)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(lái)自E.coli)的某些成員以這種組織方式運(yùn)輸?shù)孜铩Ｈ奖弥苯訉⑺幬镞\(yùn)輸?shù)酵獠拷橘|(zhì)中,因此藥物的重新進(jìn)入需要緩慢穿過(guò)OM,OM是一種有效的滲透屏障。由于大多數(shù)抗生素是相對(duì)親脂性分子,因此三方泵被認(rèn)為是更為有效的耐藥方式[76,77]。在沒(méi)有輔助蛋白的情況下,某些ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白仍能夠進(jìn)行輸出。這就提出了一個(gè)有趣的問(wèn)題:輔助蛋白是否是外排轉(zhuǎn)運(yùn)體的組成部分?如果輔助因子是外圍成分,則即使沒(méi)有MFP家族蛋白和外膜因子,ABC外排泵的四個(gè)核心結(jié)構(gòu)域也應(yīng)足以促進(jìn)跨內(nèi)膜轉(zhuǎn)運(yùn)(如在NdvA系統(tǒng)中)[77]。相反,在幾個(gè)系統(tǒng)中輔助因子的缺失會(huì)導(dǎo)致底物的細(xì)胞質(zhì)積累。這些結(jié)果表明,細(xì)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(jìn)化并變得依賴于所有三個(gè)組分以通過(guò)革蘭陰性細(xì)菌的雙層膜形成功能性輸出復(fù)合物。第二類進(jìn)化為通過(guò)單個(gè)膜輸出分子,并且可以獨(dú)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(méi)有確定輔助因子在轉(zhuǎn)運(yùn)體中的確切地位。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]牛源IL-6基因克隆與生物信息學(xué)分析[J]. 呂亞南,劉靜雨,姚競(jìng)杰,安志興,白躍宇,張曉建.  中國(guó)畜牧獸醫(yī). 2019(11)
[2]微量肉湯稀釋法藥敏試驗(yàn)的誤差分析[J]. 張箏,趙俊杰,李運(yùn)喜,趙敏,劉煥奇,劉玉慶,吳潤(rùn).  中國(guó)抗生素雜志. 2016(11)
[3]水稻ABCB轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因的分子進(jìn)化和表達(dá)分析[J]. 徐杏,邱杰,徐揚(yáng),徐辰武.  中國(guó)水稻科學(xué). 2012(02)

博士論文
[1]嗜魚(yú)外瓶霉（Exophiala pisciphila）ABC轉(zhuǎn)運(yùn)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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