项目名称: 菌膜粘附分子聚N-乙酰葡萄糖胺合成与转运机理研究

项目编号: No.31470743

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 生物科学

项目作者: 黄亿华

作者单位: 中国科学院生物物理研究所

项目金额: 95万元

中文摘要: 环境中细菌不是游离存在的,而是藏身于自身分泌的蛋白质和多糖等所组成的被称为菌膜(biofilm)的胶状基质中。菌膜为细菌的寄生生活提供了强大的保护屏障,使其对宿主体内的各种免疫环境具有极大的抵抗力,同时赋予了细菌极强的致病性。细菌分泌的胞外多糖聚N-乙酰葡萄糖胺(PNAG),又称菌膜粘附分子,是介导细菌之间发生初步接触和粘附的关键分子,直接影响菌膜的形成。大肠杆菌膜蛋白PgaC-PgaD和PgaA分别负责PNAG特异性地跨内外膜分泌。我们将以X-射线衍射晶体学为主要手段,开展对参与PNAG 合成和转运的一系列膜蛋白进行结构测定,并结合其他生物物理,生物化学以及细菌遗传学手段,研究PNAG合成与分泌的机理。通过这些研究,可以加深对胞外多糖分泌机制以及菌膜形成的了解,也将为研发抗菌膜生成药物提供重要信息。

中文关键词: 结构生物学;晶体结构;蛋白质结构与功能;膜蛋白

英文摘要: Bacterial biofilms are complex surface attached microbial communities that are a significant medical problem because once established they are difficult to eradicate. A key feature of bacterial biofilms is that cellular aggregates grow within a self-produced extracellular matrix that are full of secreted proteins and exopolysaccharides. The extracellular matrix facilitates the adherence between bacteria and the surfaces they colonize while also providing protection against environmental stresses, a diffusion barrier against antibiotics, and isolation from the innate immune system. A wide variety of medically important biofilm-forming bacteria produce N-acetylated poly-β-1,6-N-acetyl-D-glucosamine (PNAG) exopolysaccharides, also referred to as biofilm intercellular adhesin. In E. coli, PNAG production is dependent on the four-gene operon, pgaABCD,and its products PgaC-PgaD complex and PgaA form PNAG-secretion channels across bacterial inner and outer membranes, respectively. To elucidate the molecular mechansism of PNAG biogenesis, we propose structural and functional studies of Pga proteins that are involved in PNAG synthesis and translocation,primarily using X-ray crystallography. These studies will not only improve our undstanding of the secretion mechanisms of exopolysaccharides in general, but also provide important information for developing novel drugs against biofilm formation.

英文关键词: Structural biology;X-ray crystallography;Protein structure and function;Membrane protein

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