铜绿假单胞菌MexXY-OprM多药外排系统的装配方式和通道开放机制研究

Major efflux system is the primary cause drug resistance of Pseudomonas aeruginosa. Multi-drug resistant Pseudomonas aeruginosa expel diverse xenobiotic substances from the cell by major efflux pumps. This efflux pump consist of three components: the inner membrane transporter, the periplasmic membrane fusion protein(MFPs) and the outer membrane efflux protein. However, it remains ambiguous how the three proteins are assembled. To reveal the assembly and channel opening of efflux pump at the atomic level, in this research, we will put MexXY-OprM efflux pump set as the research object, and analyse two crystal structures of the membrane fusion protein MexX with the complex of MexX and the chimeric protein containing the OprM tip region from Pseudomonas aeruginosa using X-ray crystallography technology. Our research will suggest that the detailed assembly and channel opening mechanism for the MexXY-OprM pump, and provide theoretical basis for the design of novel against drug-resistant bacteria drugs.

主动外排系统是铜绿假单胞菌存在耐药性并发生获得性多重耐药的主要原因。 多重耐药菌铜绿假单胞菌可以利用主动外排系统把各种各样的非生物物质排除细胞外部。 这种外排系统是由三个组分构成：即内膜转运蛋白、膜融合蛋白和外膜通道蛋白。 然而，到目前为止对上述三种蛋白质的装配方式和外膜通道蛋白的开放机制尚不明确。 为了从原子水平揭示这种外排泵的装配方式和通道开放机制，在本项目中我们以MexXY-OprM外排泵为研究对象，利用X-ray晶体学技术解析铜绿假单胞菌膜融合蛋白MexX和复合物（MexX和包括OprM的尖端区域的嵌合蛋白）的晶体结构，细致地阐述MexXY-OprM泵的装配方式和通道开放机制，为新型抗耐药菌药物的设计提供理论依据。

主动外排系统是病原微生物存在耐药性并发生获得性多重耐药的主要原因。细菌可以利用主动外排系统把各种各样的非生物物质排除细胞外部。这种主动外排系统是由3个组分构成：即内膜转运蛋白、膜融合蛋白和外膜通道蛋白。随着分子生物学技术的不断的发展和大量应用，主动外排系统的作用机制不断的被揭示了，但是到目前为止对主动外排系统中各个组分之间的装配机制至今尚不清楚。研究主动外排系统中各个组分之间的相互作用机制已成为目前细菌耐药机制新的研究的热点。为了从原子水平揭示这种外排泵的装配方式，在本项目中我们以铜绿假单胞菌MexXY-OprM外排系统和枯草芽孢杆菌YknWXYZ外排系统为研究对象，采用大肠杆菌表达系统对MexX, YknX和YknZ进行高效表达，运用X-射线晶体学方法对上述三种蛋白进行晶体生长，其中目前成功的解析了YknZ结构。为了研究膜融合蛋白和膜蛋白之间的相互作用方式，进一步探讨他们对细菌主动外排系统的装配机制为新型主动外排系统为靶点药物的设计提供一定的理论依据。