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利用随机化的结构域重排构建高活性、低耐药和广谱的多模块细菌裂解酶

利用随机化的结构域重排构建高活性、低耐药和广谱的多模块细菌裂解酶
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  • 批准号:81373317
  • 批准年度: 2013年
  • 学科分类:生物技术药物(H3004) |
  • 项目负责人:赵洪亮
  • 负责人职称:副研究员
  • 依托单位:中国人民解放军军事医学科学院
  • 资助金额:65万元
  • 项目类别:面上项目
  • 研究期限:2014年01月01日 至 2017年12月31日
  • 中文关键词: 随机化;结构域;模块;细菌;裂解酶
  • 英文关键词:Antibiotics resistance;Antibacterial lytic enzyme;Directed evolution;Modular structure

项目摘要

中文摘要

随着抗生素的广泛应用,耐药致病菌正越来越普遍。与此相反,新型抗生素的研制却举步维艰。由于与抗生素具有不同的作用靶点和机制,细菌裂解酶有望成为传统抗生素的补充甚至替代。然而,天然细菌裂解酶在活性,耐药性以及抗菌谱上存在缺陷。基于细菌裂解酶模块化的结构特点和对于PlyC裂解酶结构和功能的最新认识,我们提出了多模块化的改造策略。利用同尾酶介导的定向连接技术,实现了多个结构域的完全随机的重排,再现了细菌裂解酶的自然进化过程。通过对多模块细菌裂解酶文库的高通量筛选,可以获得在活性,耐药性以及抗菌谱上显著优于天然细菌裂解酶的人工酶。上述酶在相关致病菌引起的感染治疗,环境消洗以及食品防腐等领域具有良好的应用前景。而且,本研究建立的关键技术还具有通用性和平台性的特点,可以用于新发致病菌裂解酶的快速进化。

英文摘要

With the wide spread application of antibiotics, drug resistant pathogens are becoming more and more popular. What make the situations worse are the difficulties facing the development of novel antibiotics. Because of different targets and mechanism, antibacterial lytic enzymes are being developed as supplements or even alternatives of conventional antibiotics. However, the natural antibacterial lytic enzymes have defects in their activity, resistance and antibacterial spectrum. Based on the modular structure and the latest understanding of the relationship between structure and activity gained from the PlyC lytic enzyme, we proposed a multi-modular re-engineering strategy. Using isocaudarners mediated directed ligation, we were able to accomplish domain shuffling in a completely randomized manner, and thus mimicked the natural evolution process. Novel enzymes with improved activity, reduced resistance and broadened antibacterial spectrum can be identified from the multi-modular antibacterial lytic enzyme library by high throughput screening. These enzymes have promising applications in infection treatment, environmental disinfection and food preservation. Moreover, the technology established in this study can be generally applicable to combat the emerging pathogens.

结题摘要

细菌裂解酶有望成为一种新型的治疗传统抗生素耐药菌的药物。以lysostaphin金黄色葡萄球菌最为研究对象,我们在以下三个方面进行了系统的研究:(1)通过基因序列和蛋白序列的优化,实现了均一的非糖基化的lysostaphin在巴斯德毕赤酵母中的分泌表达;(2)利用十余种具有代表性的细胞壁结合模块对lysostaphin进行了系统的优化,提示了细菌裂解酶的催化结构域和结合结构域的共进化机制;(3)利用血清白蛋白融合技术对lysostaphin的体内药代动力学进行了优化,发现具有平衡的药效/药代动力学性质的融合蛋白具有最高的体内疗效。

评估说明

    国家自然科学基金项目“利用随机化的结构域重排构建高活性、低耐药和广谱的多模块细菌裂解酶”发布于爱科学iikx,并永久归类于相关科学基金导航中,仅供广大科研工作者查询、学习、选题参考。国科金是根据国家发展科学技术的方针、政策和规划,以及科学技术发展方向,面向全国资助基础研究和应用研究,发挥着促进我国基础研究源头创新的作用。国科金的真正价值在于它能否为科学进步和社会发展带来积极的影响。

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