X-RAY STUDIES ON BACTERIAL MDR REGULATORS

细菌 MDR 调节剂的 X 射线研究

基本信息

批准号：
7371922
负责人：
RICHARD GERALD BRENNAN
金额：
$ 31.6万
依托单位：
UNIVERSITY OF TX MD ANDERSON CAN CTR
依托单位国家：
美国
项目类别：
财政年份：
2001
资助国家：
美国
起止时间：
2001-03-01 至 2010-02-28
项目状态：
已结题

项目摘要

The emergence of multidrug resistant strains of bacteria is a serious and growing threat to human health. One component of multidrug resistance is the presence of multidrug efflux transporters that expel drugs from the cell thereby keeping their cytosolic levels below toxic concentrations. Nearly all multidrug efflux pump genes are regulated locally by transcription factors that are induced or activated upon binding the very same structurally and chemically dissimilar drugs, which are substrates of the pumps. Thus, these transcription regulators act as intracellular multidrug sensors that increase the number of multidrug efflux pumps when the cell is threatened by an increasing drug dose. Because of their increased solubility, these proteins are outstanding systemsto understand the structural mechanisms of multidrug binding and multidrug gene regulation. In this competing renewal application, x-ray crystallographic studies on two multidrug binding transcription factors, QacR from S. aureus and BmrR from B. subtilis and two multidrug efflux pump gene regulators, MtaN from B. subtilis and MtrR from N. gonorrhoeae, will be done to dissect fully the structural mechanisms by which a single protein can bind multiple structurally and chemically dissimilar drugs as well as regulate the expression of multidrug efflux pump genes. The specific aims are:(1) to determine the x-ray structures of QacR and a series of site directed QacR mutants bound to drugs and DNA: (2) to determine the crystal structures of a number of BmrR-drug-DNA complexes and a series of site directed BmrR mutants bound to drugs and DNA as well as the BmrR-bmr operator complex; (3) to determine the structures of site directed mutants of MtaN in order to elucidate its DNA binding mechanism; (4) to crystallize and determine the structures of MtrR bound to its operator site and off DNA. All specific aims will be supplemented with germane DNA and drug binding studies. These data will be used in future structure-based drug design of novel drugs against pathogenic bacteria, including S. aureus, N. gonorrhoeae and potentially B. anthracis.

多重耐药细菌菌株的出现对人类健康构成严重且日益严重的威胁。多药耐药性的一个组成部分是存在将药物从体内排出的多药外排转运蛋白。从而使细胞的胞质水平保持在毒性浓度以下。几乎所有多药外排泵基因由转录因子局部调节，转录因子在结合相同的基因后被诱导或激活结构和化学性质不同的药物，它们是泵的底物。因此，这些转录调节器充当细胞内多药传感器，当多药外排泵的数量增加时，细胞受到药物剂量增加的威胁。由于它们的溶解度增加，这些蛋白质理解多药结合和多药基因结构机制的杰出系统规定。在这一竞争性更新应用中，对两种多药物结合的 X 射线晶体学研究转录因子，来自金黄色葡萄球菌的 QacR 和来自枯草芽孢杆菌的 BmrR 以及两个多药外排泵基因调节器，来自枯草芽孢杆菌的 MtaN 和来自淋病奈瑟菌的 MtrR，将被用来充分剖析结构单个蛋白质也可以结合多种结构和化学上不同的药物的机制调节多药外排泵基因的表达。具体目的是：（1）确定X射线 QacR 的结构和一系列与药物和 DNA 结合的定点 QacR 突变体：（2）确定许多 BmrR-药物-DNA 复合物和一系列定点 BmrR 突变体的晶体结构与药物和 DNA 以及 BmrR-bmr 操纵子复合物结合； (3)确定场地结构 MtaN 的定向突变体以阐明其 DNA 结合机制； (4)结晶测定 MtrR 的结构与其操纵位点结合并脱离 DNA。所有具体目标都将得到补充锗烷 DNA 和药物结合研究。这些数据将用于未来基于结构的药物设计针对病原菌的新药，包括金黄色葡萄球菌、淋病奈瑟菌和潜在的炭疽芽孢杆菌。

项目成果

期刊论文数量（17）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Crystal structure of MtaN, a global multidrug transporter gene activator.

MtaN 的晶体结构，一种全局多药转运蛋白基因激活剂。

DOI：
发表时间：
2001-12-14
期刊：
影响因子：
0
作者：
Godsey, M H;Baranova, N N;Neyfakh, A A;Brennan, R G
通讯作者：
Brennan, R G

Structural mechanisms of QacR induction and multidrug recognition.

QacR诱导和多药识别的结构机制。

DOI：
发表时间：
2001-12-07
期刊：
影响因子：
0
作者：
Schumacher, M A;Miller, M C;Grkovic, S;Brown, M H;Skurray, R A;Brennan, R G
通讯作者：
Brennan, R G

Optimized production and analysis of the staphylococcal multidrug efflux protein QacA.

葡萄球菌多药外排蛋白 QacA 的优化生产和分析。

DOI：
发表时间：
2009-04
期刊：
影响因子：
1.6
作者：
Hassan, Karl A;Xu, Zhiqiang;Watkins, Ryan E;Brennan, Richard G;Skurray, Ronald A;Brown, Melissa H
通讯作者：
Brown, Melissa H

Structural biology of bacterial multidrug resistance gene regulators.

细菌多药耐药基因调节因子的结构生物学。