Characterization of polyamine biosynthetic enzymes from human gut microbes associated with colon and pancreatic cancer
与结肠癌和胰腺癌相关的人类肠道微生物的多胺生物合成酶的表征
基本信息
- 批准号:10664019
- 负责人:
- 金额:$ 16.25万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2022
- 资助国家:美国
- 起止时间:2022-07-15 至 2026-06-30
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:Adenosylmethionine DecarboxylaseAminesAnabolismAspartateBacterial Gene Expression RegulationBacteroidesBacteroides fragilisBiological AssayBiological ProcessCampylobacterCarbon DioxideCarboxy-LyasesCell ProliferationCellsClinical TrialsClostridiumColon CarcinomaDNA RepairDataDecarboxylationDevelopmentDiseaseDrug DesignDrug TargetingEnzyme KineticsEnzymesFutureGenesGoalsHumanKineticsLifeLinkMalignant NeoplasmsMalignant neoplasm of pancreasMetabolic PathwayMicrobial BiofilmsMinorNADPNADPH DehydrogenaseOperonOrganismOrthologous GeneOxidoreductasePathway interactionsPatientsPhysical condensationPolyaminesProcessProductionPublic HealthPutrescineRoleS-AdenosylhomocysteineSpermidineSpermidine SynthaseStructural ModelsStructureVariantVibrioWorkX-Ray Crystallographyanti-cancer therapeuticaspartic semialdehydecancer cellcolon cancer progressioncolorectal cancer treatmentcommensal bacteriadesignenzyme pathwayenzyme structuregut bacteriagut microbesgut microbiomeinhibitorkinetic modelmembernew therapeutic targetnorspermidineprogramstherapeutic targettumorigenesisuptake
项目摘要
PROJECT SUMMARY
Polyamine biosynthesis in human cancer cells is a long-standing therapeutic target. Accumulating evidence
suggests that polyamine production by gut microbes contributes to the progression of colon and pancreatic
cancer. Biosynthesis of the polyamine spermidine by gut bacteria follows a pathway distinct from the human
pathway making this bacterial pathway a unique drug target. The two central enzymes in this pathway,
carboxyspermidine dehydrogenase and carboxyspermidine decarboxylase, have received only limited
characterization. We propose to solve the first structure of a carboxyspermidine dehydrogenase and to
development kinetic and structural models describing the function of both carboxyspermidine dehydrogenase
and carboxyspermidine decarboxylase in major gut constituents from the Bacteroides and Clostridium genera.
These aims serve as a necessary precursor to a future program of mechanism-guided drug design. The long-
term goal of this work is to open new avenues for the treatment of colorectal and pancreatic cancer. Interestingly,
the genes of predicted polyamine biosynthetic enzymes from many gut genera appear to encode redundant
paths toward the production of spermidine. We hypothesize that these paths are not redundant, but generate
unique polyamine products. We propose the use of LC-TQ-MS assays to delineate the polyamine products from
apparently redundant enzyme pairs found in Clostridium. Spermidine synthase is a key focus of this aim because
the prokaryotic orthologs of this enzyme have been shown to produce a variety of polyamine products besides
spermidine. This work will expand our fundamental understanding of the functional variations found within a key
gut microbe metabolic pathway: polyamine biosynthesis.
项目摘要
人类癌细胞中的多胺生物合成是长期的治疗靶点。积累证据
表明肠道微生物产生的多胺产生有助于结肠和胰腺的进展
癌症。肠道细菌对多胺精子的生物合成遵循与人类不同的途径
使这种细菌途径成为独特的药物靶标的途径。该路径中的两个中央酶,
羧基植物脱氢酶和羧基植物脱羧酶仅受到限制
表征。我们建议解决羧二氢酶脱氢酶的第一个结构
开发动力学和结构模型,描述了两种羧基脱氢酶的功能
来自杆菌和梭状芽胞杆菌属的主要肠道成分中的羧二羧酸脱羧酶。
这些目标是未来机制引导的药物设计计划的必要先驱。长期
这项工作的一项目标是为治疗结直肠癌和胰腺癌的新途径开放。有趣的是,
来自许多肠属的预测多胺生物合成酶的基因似乎编码了冗余
迈向精子生产的路径。我们假设这些路径不是多余的,而是生成
独特的多胺产品。我们建议使用LC-TQ-MS测定法来从
显然在梭状芽胞杆菌中发现的冗余酶对。精子合酶是该目标的重点,因为
该酶的原核直系同源物已被证明还产生了多种多胺产物。
精子。这项工作将扩大我们对关键中功能变化的基本理解
肠道微生物代谢途径:多胺生物合成。
项目成果
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