在细菌中发现的独特机制是开发新抗生素的潜在靶点

2020-11-19 245支原体

在细菌中发现的独特机制是开发新抗生素的潜在靶点。佛罗里达大西洋大学查尔斯-E-施密特医学院的研究人员在细菌中发现了一种独特的机制,这种机制有可能作为开发新的抗生素的目标,用于治疗艾滋病和包括呼吸道和泌尿生殖道在内的软组织感染等目前难以治疗的疾病。

这些研究成果发表在本期《生物化学杂志》上题为 "Novel One-step Mechanism for tRNA 3'-End Maturation by the Exoribonuclease RNase of Mycoplasma gentialium "的文章中。

文章的共同作者是生物医学科学系的博士前学生Ravi K. Alluri和FAU的Charles E. Schmidt医学院生物医学科学副教授李忠伟博士。

在细菌中发现的独特机制是开发新抗生素的潜在靶点

Li和Alluri解释说,每个生物体的生活原理都是一样的,即基因指导蛋白质的生产。这个过程依赖于一组称为tRNA的小RNA,它们携带着蛋白质的构件。一个tRNA最初是作为前体从基因中产生的,它的两端(5'和3'端),有时在中间还含有额外的部分。这些额外的部分必须通过RNA加工去除,然后tRNA才能在蛋白质生产过程中发挥作用。tRNA 5'端的加工已经被人们所熟知,对这种酶的研究已经获得了诺贝尔奖。3'端的加工要复杂得多,最近才在一些生物体中被揭示。包括人类在内的细胞中有核的生物,似乎也以类似的方式处理tRNA的3'端。一个tRNA必须经过精确的加工,才能携带蛋白质的构件。

"令人感兴趣的是,细菌似乎以非常不同的方式处理tRNA的3'端,"Alluri说。"而我们仍在试图揭示被称为RN酶的各种酶,它们去除tRNA前体的3'额外部分。"

一些RNA酶从中间切断RNA,而另一些则从3'端切断RNA。大多数细菌途径涉及多个RNases来完成tRNA 3’的处理。

研究意义

"了解不同类型细菌的tRNA加工方式不仅对了解细菌的生活方式很重要,而且对开发特异性控制细菌病原体的新型抗生素也很重要。"Li说。

其中一种这样的病原体是生殖器支原体细菌,它是已知的第二小的自由生物体,被认为会导致不孕不育。Alluri和Li目前的工作主要集中在这种细菌上--它的基因组只包含了其他常见细菌中10%左右的基因。令人惊讶的是,这种细菌不包含任何已知的用于tRNA 3'处理的RN酶,因此它必须使用不同的RN酶来处理。

"我们对生殖器支原体的发现是,它使用一种完全不同的RN酶,称为RN酶R来处理tRNA的3'端,"Alluri说。"RNase R可以修剪tRNA前体的3'额外部分,以制造'功能性'tRNA。它甚至足够聪明,能够识别tRNA中的一些结构特征,并在不伤害成熟tRNA的情况下,告诉修剪必须在哪里停止。"

RNase R能够在一步修剪反应中完全去除3'额外的RNA碱基,这代表了tRNA 3'加工的一种新机制。其他支原体一般基因组较小,很可能以同样的方式处理tRNA。只使用一种酶来完成这项复杂的任务,可以节省支原体的遗传资源。

在细菌中发现的独特机制是开发新抗生素的潜在靶点,"重要的是,阻断支原体中RNase R的功能可以停止蛋白质的产生并杀死细菌,使RNase R成为治疗支原体感染的新抗生素的一个很好的靶点,"Li说。

引用

Florida Atlantic University. "Unique mechanism identified in bacteria as potential target for developing new antibiotics." ScienceDaily. ScienceDaily, 20 July 2012. www.sciencedaily.com/releases/2012/07/120720103403.htm.

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