病原细菌鞭毛蛋白质复合物三维结构和功能关系的研究

人类正经受由病原细菌日益严重的耐药性而导致的感染性疾病的折磨，临床已经检测出上百种对抗生素耐药细菌，每年因抗生素耐药而死亡的人数达百万。鞭毛与病原细菌对宿主的粘附、感染和致病密切相关，是由超过40个蛋白质参与组装和精确调控的蛋白质机器，是潜在的新一代抗菌药物作用靶位点。目前已经有fliG、fliM、flgE等数个鞭毛单体蛋白质结构得到解析，但是对鞭毛的组装及调控等机制目前尚不明了。本课题设想以结构生物学、微生物学等学科交叉，进行病原细菌的鞭毛蛋白质复合物三维结构和功能关系研究。本研究的成功实施将推动深入理解病原细菌鞭毛的组装与调控的分子机制，推动基于鞭毛蛋白质三维结构的抗菌药物或疫苗的设计开发。

人类正经受由病原细菌日益严重的耐药性而导致的感染性疾病的折磨，临床已经检测出上百种对抗生素耐药细菌，每年因抗生素耐药而死亡的人数达百万。鞭毛与病原细菌对宿主的粘附、感染和致病密切相关，超过40个蛋白质参与组装和精确调控的蛋白质机器，是潜在的新一代抗菌药物作用靶位点。在国家自然基金委的资助下，课题组获得了2个鞭毛蛋白质复合物及5个鞭毛蛋白质晶体，解析2个蛋白质晶体。.FlgD与FliK形成复合物，直接调控鞭毛的HooK的组装，对病原细菌鞭毛的形成具有重要作用，是重要的毒力因子。FlgD的N端属于易降解区域，而其C端的区域比较稳定。应用多波长反常散射法（MAD）解析了参与调解与鞭毛Hook组装FlgD的晶体结构，分辨率为2.35Å。FlgD晶体属于I222空间群，一个不对称单位中有4个FlgD分子，分子筛实验发现，FlgD在溶液中形成二聚体。研究发现，FlgD的结构包含2个结构域，即Tudor结构域和FnIII结构域。Tudor结构域和FnIII结构域一起参与形成二聚体，计算表明其接触面积为2775 Å2，形成稳定的二聚体。其中103到105、108、111、113、130、132到134、160到162、195到196、198、200、208、210、216、217、229到235等氨基酸直接参与二聚体的形成。基于上述模型，提出了FlgD的八聚体（Dimer of Tetramer）。在本课题的资助下，课题还获得了与病原细菌鞭毛蛋白质表达直接相关的RNase E调控相关的RraA的晶体结构，研究发现RraA形成六聚体（Trimer of Dimer）。同时，课题组还获得了FlgD、FliK、FliD、FlgD等相关的蛋白质及其复合物晶体，目前正在进行进一步的晶体优化与衍射数据收集。