A Novel High-Throughput Exploration of DNA Supercoiling toward the Therapeutic Manipulation of Bacteria
DNA 超螺旋的新型高通量探索对细菌的治疗性操作
基本信息
- 批准号:10741397
- 负责人:
- 金额:$ 25.13万
- 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:2023-05-17 至 2025-04-30
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:AccelerationAdenosine DiphosphateAdenosine TriphosphateAnimal ModelAnti-Bacterial AgentsAnti-Infective AgentsAntibioticsAntimicrobial ResistanceBacteriaBacterial DNABacterial PhysiologyBehaviorBiologicalCellsChloroquineDNADNA GyraseDevelopmentEnzymesEvaluationExposure toFaceFluorescenceFluoroquinolonesGenesGeneticGrowthHumanInfectionInfectious AgentLaboratoriesLinkMagnesiumMethodsModelingMutateMutationMycobacterium tuberculosisOsmolar ConcentrationOutputPathway interactionsPharmaceutical PreparationsPhenotypePhysiologicalPolyaminesPredispositionProcessPropertyProteinsPutrescineRNARelaxationReportingResearchSalmonella typhimuriumSepharoseSiteSpermidineStressSuperhelical DNATechnologyTemperatureTherapeuticTimeToxic effectType I DNA Topoisomerasesantimicrobialbacterial resistancebaseenzyme activityexperienceexposure pathwaygene discoveryhigh throughput screeninghuman pathogeninhibitormutantnovelnovel strategiespathogenplasmid DNAprogramsresponsetargeted agenttechnological innovation
项目摘要
PROJECT SUMMARY
Bacterial survival requires a nearly constant and specific global DNA supercoiling status.
This is achieved by the opposing functions of the DNA-relaxing topoisomerase I and
DNA-compacting DNA gyrase. We propose the first unbiased high-throughput
exploration of genes governing the abundance and activity of these enzymes, which
hold great untapped promise for therapeutic manipulation. How pathogens change
DNA supercoiling during infection conceals vulnerabilities critical to overcoming the
toxic effects of current DNA gyrase inhibitors and emergence of bacteria resistant to
these agents. We will examine mutants of the pathogen Salmonella enterica serovar
Typhimurium for altered DNA supercoiling in infection-relevant conditions by deploying
Fluorescence Evaluation of DNA Supercoiling – or FEDS – a new high-throughput
method developed in our laboratory that reports the global DNA supercoiling status of
living bacteria. To expose the genetic basis for altered DNA supercoiling, we will identify
the mutated genes and explore genetic interactions among the mutations to reveal
novel instances of synthetic lethality, thereby uncovering both novel genetic pathways
and novel ways to manipulate DNA supercoiling. We will solve the bases for the DNA
supercoiling behavior of the identified mutants by determining the amounts of DNA
gyrase and topoisomerase I as well as the abundance of adenosine triphosphate,
adenosine diphosphate, and specific polyamines – all critical regulators of DNA gyrase
activity. The proposed research program pioneers the physiological understanding of an
essential cellular property exploitable in a wide range of bacterial species to identify
novel targets for antibacterial agents.
项目概要
细菌的生存需要几乎恒定且特定的整体 DNA 超螺旋状态。
这是通过 DNA 松弛拓扑异构酶 I 和拓扑异构酶 I 的相反功能实现的。
我们提出了第一个无偏高通量的 DNA 压缩 DNA 旋转酶。
探索控制这些酶的丰度和活性的基因,
病原体如何变化具有巨大的未开发前景。
感染期间的 DNA 超螺旋隐藏了对于克服病毒至关重要的漏洞
当前 DNA 旋转酶抑制剂的毒性作用以及耐药细菌的出现
我们将检查病原体肠道沙门氏菌血清型的突变体。
鼠伤寒杆菌通过部署改变感染相关条件下的 DNA 超螺旋
DNA 超螺旋(或 FEDS)的荧光评估——一种新的高通量
我们实验室开发的方法可报告全球 DNA 超螺旋状态
为了揭示 DNA 超螺旋的遗传基础,我们将鉴定活细菌。
突变基因并探索突变之间的遗传相互作用以揭示
从而揭示了合成致死性的新实例,揭示了两种新的遗传途径
以及操纵 DNA 超螺旋的新方法 我们将解决 DNA 的碱基问题。
通过测定 DNA 量来确定突变体的超螺旋行为
旋转酶和拓扑异构酶 I 以及三磷酸腺苷的丰度,
二磷酸腺苷和特定多胺——DNA 旋转酶的所有关键调节因子
拟议的研究计划开创了对生理学的理解。
可在多种细菌物种中利用的基本细胞特性来识别
抗菌剂的新靶点。
项目成果
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