Molecular Mechanisms Regulating Bacterial Two-component Signaling Systems

调节细菌二组分信号系统的分子机制

基本信息

  • 批准号:
    10659547
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 67.39万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2023-02-08 至 2028-01-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

PROJECT SUMMARY/ABSTRACT Staphylococcus aureus infections are a major global health problem and remain a significant health burden to society. In the U.S. alone it is estimated that over three-hundred thousand cases of hospital-associated S. aureus infections occur yearly at the cost of $2 billion. These infections also contribute to pneumonia, sepsis, infective endocarditis, osteomyelitis, and other diseases. S. aureus infections and associated diseases result from secreted virulence factors and the ability of the bacterium to survive in a wide range of environmental niches, including hypoxic conditions. Importantly, growth and virulence are regulated by two-component systems (TCS), which are composed of a membrane-bound sensor histidine kinase (HK) and a cytoplasmic response regulator protein. The kinase senses the extracellular environment, and under the appropriate stimuli transmits a signal across the cell membrane to induce phosphorylation of the response regulator, resulting in changes in gene expression. The staphylococcus respiratory response AB (SrrAB) TCS is activated under hypoxic conditions or in the presence of nitrosative stress and coordinates the regulation of virulence factors, fermentation enzymes, nitric oxide detoxifying enzymes and biofilm formation. In this proposal, the PI will pursue three aims designed to reveal the regulatory mechanisms of the SrrB sensor histidine kinase. The SrrB HK is a transmembrane protein that contains an N-terminal extracellular Cache domain and a cytoplasmic catalytic region (HAMP-PAS-DHpCA) containing a PAS domain. The first aim is to determine the role of the SrrB PAS domain and how binding to heme impacts SrrB function. The second aim will identify ligands that bind to the Cache domain and elucidate its sensing mechanism and role in virulence. The third aim will determine the structural basis for SrrB enzymatic regulation using X-ray crystallography, SAXS and cryogenic electron microscopy of full-length SrrB reconstituted in nanometer-scale lipid discs. Successful completion of these studies will provide the molecular mechanism(s) by which SrrB senses extracellular ligands and cellular redox to regulate catalytic function, and the biological consequences for disrupting this regulation. Our results will have important implications for the design of novel therapeutic strategies targeting the SrrAB TCS to combat antibiotic resistant S. aureus strains.
项目摘要/摘要 金黄色葡萄球菌感染是一个主要的全球健康问题,仍然是重大健康负担 社会。仅在美国,据估计,超过三十万例医院相关。 金黄色的感染每年以20亿美元的价格发生。这些感染也导致肺炎,败血症, 感染性心内膜炎,骨髓炎和其他疾病。金黄色葡萄球菌感染和相关疾病结果 从分泌的毒力因子和细菌在各种环境中生存的能力 利基,包括低氧条件。重要的是,生长和毒力受到两个组件的调节 系统(TC),由膜结合的传感器组氨酸激酶(HK)和细胞质组成 响应调节蛋白。激酶感应细胞外环境,并在适当的刺激下感应 在细胞膜上传输信号以诱导响应调节剂的磷酸化,从而导致 基因表达的变化。葡萄球菌呼吸反应AB(SRRAB)TC在下方激活 低氧条件或硝化应激的存在,并协调毒力因子的调节, 发酵酶,一氧化氮排毒酶和生物膜形成。在此提案中,PI将 追求三个目的旨在揭示SRRB传感器组氨酸激酶的调节机制。 SRB HK是一种跨膜蛋白,含有N末端的细胞外缓存结构域和细胞质 包含PAS结构域的催化区域(HAMP-PAS-DHPCA)。第一个目的是确定 SRRB PAS结构域以及与血红素的结合如何影响SRRB功能。第二个目标将确定配体 与缓存结构域结合并阐明其感应机制和在毒力中的作用。第三个目标 使用X射线晶体学,SAXS和低温确定SRRB酶调节的结构基础 全长SRRB的电子显微镜在纳米尺度脂质盘中重构。成功完成 这些研究将提供分子机制,SRRB感受细胞外配体和细胞 氧化还原以调节催化功能,以及破坏该调节的生物学后果。我们的结果 将针对SRRAB TCS的新型治疗策略的设计具有重要意义 战斗抗生素抗生素金黄色葡萄球菌菌株。

项目成果

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