science >> Wetenschap >  >> Chemie

Wetenschappers ontdekken nieuw bacterieel resistentiemechanisme tegen peptide-antibiotica

een, De BGC's van bogorol van B. laterosporus DSM 25 en ATCC 9141, evenals tridecaptine A en tridecaptine B van P. polymyxa CICC 10580. BogQ van de stam DSM 25 en dat van de stam ATCC 9141 delen 85 procent aminozuursequentie-identiteit. De kruisende stippellijnen geven genen aan die worden gedeeld door twee genclusters binnen dezelfde gastheer (aanvullende figuur 10). B, Structuren van DNRP's tridecaptin B en bogorol A, met DRP-herkenningsmotieven gemarkeerd. C, Gestapelde overlay van de massaspectra (elektrospray-ionisatie) van moederverbindingen (zwart), C-terminale fragmenten (blauw), en N-terminale fragmenten (rood). Gegevens zijn representatief voor twee onafhankelijke experimenten. Bovenkant, tridecaptine B; onderkant, bogorol A. d, Tijdsverloopanalyses van overeenkomstige verbindingen geproduceerd door P. polymyxa CICC 10580 (boven) en B. laterosporus DSM 25 (onder) op verschillende fermentatietijden (representatief voor drie onafhankelijke experimenten). Krediet:afdeling Life Science, HKUST

Niet-ribosomale peptide-antibiotica, inclusief polymyxine, vancomycine, en teixobactine, waarvan de meeste D-aminozuren bevatten, zijn zeer effectief tegen multiresistente bacteriën. Echter, overmatig gebruik van antibiotica en het negeren van het risico op het ontstaan ​​van resistentie heeft onverbiddelijk geleid tot wijdverbreide opkomst van resistente bacteriën. Het ophelderen van de weinig bekende mechanismen van resistentie tegen peptide-antibiotica is van cruciaal belang bij de implementatie van peptide-antibiotica en zou de efficiëntie effectief verbeteren.

In een recente studie, een groep wetenschappers van de Hong Kong University of Science and Technology onthult zowel de wijdverbreide verspreiding als het breedspectrumresistentiepotentieel van D-stereospecifieke peptidasen, het verschaffen van een potentiële vroege indicator van antibioticaresistentie tegen niet-ribosomale peptide-antibiotica.

Hun bevindingen werden gepubliceerd in het tijdschrift Natuur Chemische Biologie op 26 februari, 2018.

"We hebben een benadering toegepast op 5, 585 complete bacteriële genomen die het hele domein van bacteriën omvatten, " zei Pei-Yuan Qian, voorzitter hoogleraar van de afdeling Life Science, HKUST, en hoofdauteur van het artikel. "Met daaropvolgende chemische en enzymatische analyses, we hebben een mechanisme van resistentie tegen niet-ribosomale peptide-antibiotica aangetoond dat is gebaseerd op hydrolytische splitsing door D-stereo-specifieke peptidasen."

Het team identificeerde een familie van D-stereospecifieke resistentiepeptidasen (DRP's) die fylogenetisch wijdverbreid van aard zijn. De gevonden DRP's bleken betrokken te zijn bij de bestrijding van wijdverspreide antibiotica die D-aa bevatten voor het overleven van hun gastheer, die experimenteel werd gevalideerd door een combinatie van op CRISPR/Cas9 gebaseerde genbewerking, chemische en enzymatische analyses.

"Gezien het potentieel van DRP's voor breedspectrumresistentie en hun potentieel om zich te richten op klinisch belangrijke antibiotica die D-aa bevatten, deze wijdverspreide resistentiegenen zijn waarschijnlijk bijzonder gevaarlijk als ze worden overgedragen op opportunistische pathogenen, " zei Prof. Qian. "De ontdekking van DRP's in de natuur vormt slechts het topje van de ijsberg, wat zal leiden tot intensief onderzoek naar het gebruik en de ontwikkeling van peptide-antibiotica om antibioticaresistentie te bestrijden."

een, LC-MS-sporen vergelijken wildtype B. laterosporus ATCC 9141 en de ΔbogQ-mutant (representatief voor drie onafhankelijke experimenten). B, C, Kinetische analyses van BogQ-gekatalyseerde hydrolyse van bogorol A (b; 3) en bacitracine (c; 46) v, reactiesnelheid. Gegevens zijn gemiddeld?±?s.d.; n=?3 onafhankelijke experimenten. NS, Structuur van het DNRP-antibioticum bacitracine; kleuren markeren de splitsingsplaatsen van BogQ. e, LC-MS-sporen van in vitro-assays van BogQ (2,0 M) tegen 46 (200 M; representatief voor twee onafhankelijke experimenten). Tijdsverloop-splitsingsproducten (47-53) van 46 zijn gelabeld met dezelfde kleurcode als hun d-aa-splitsingsplaatsen in d. Voor enzymatische splitsingspatronen, zie aanvullende figuur 22. Credit:afdeling Life Science, HKUST