分享一篇發(fā)表在Angew上的文章：Structure-Guided Discovery of a Potent Inhibitor of the Ferric Citrate Binding Protein FecB in Vibrio Bacteria，通訊作者是來自東京大學(xué)的Koji Nagata教授和Peng Lu教授，Nagata教授課題組著重于研究生命系統(tǒng)中的小分子結(jié)構(gòu)和蛋白-小分子相互作用。
細(xì)菌感染是一項重大的全球衛(wèi)生挑戰(zhàn)。由于抗生素的過度使用，耐藥細(xì)菌感染的治療具有很大的挑戰(zhàn)性，因此迫切需要開發(fā)新的治療策略和藥物來針對耐藥細(xì)菌感染。鐵是所有細(xì)菌必需的營養(yǎng)物質(zhì)，因為它在各種細(xì)胞過程中起著重要作用，如氧運(yùn)輸、電子轉(zhuǎn)移和酶促反應(yīng)。細(xì)菌可以通過多種途徑從環(huán)境中吸收鐵，所以抑制鐵攝取的途徑是潛在有效的策略。在革蘭氏陰性菌中，鐵和鐵載體復(fù)合物通過外膜受體進(jìn)入細(xì)胞，隨后被周質(zhì)結(jié)合蛋白(PBP)捕獲。PBP將鐵傳遞給細(xì)胞膜上的ABC轉(zhuǎn)運(yùn)體，后者再將鐵傳遞給細(xì)胞質(zhì)。例如，受體蛋白FecA識別檸檬酸鐵并將其轉(zhuǎn)運(yùn)穿過外膜，存在于細(xì)胞質(zhì)中的FecB與檸檬酸鐵結(jié)合，隨后將其轉(zhuǎn)運(yùn)到FecCDE，進(jìn)而完成對檸檬酸鐵的攝取進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)。與其它周質(zhì)結(jié)合蛋白不同，FecB蛋白在各種細(xì)菌中的研究較少。目前只有結(jié)核分枝桿菌FecB的結(jié)構(gòu)被解析，它與霍亂弧菌的氨基酸序列同源性為27%，FecB與檸檬酸鐵的結(jié)合機(jī)制尚不清楚。作者通過系統(tǒng)發(fā)育分析，發(fā)現(xiàn)FecB廣泛分布于病原菌中，包括銅綠假單胞菌、大腸桿菌和結(jié)核分枝桿菌。為了確定FecB是否在弧菌中起關(guān)鍵作用，作者構(gòu)建了fecB基因敲除菌株，fecB基因突變體的菌株生長明顯具有缺陷，且生物膜生成減少，回補(bǔ)fecB后菌株恢復(fù)了生長，這表明fecB基因?qū)【纳L很重要。此外，突變菌株培養(yǎng)在含有100 mM檸檬酸鹽和1 mM鐵離子的培養(yǎng)基中時能恢復(fù)生長缺陷，說明檸檬酸鐵是fecB缺失突變體的鐵源，也說明了FecB是一個潛在的抗菌靶點(diǎn)。為了闡明FecB與檸檬酸鐵的結(jié)合機(jī)制，作者純化了蛋白FecB并解析了晶體結(jié)構(gòu)，結(jié)果表明FecB，鐵離子與檸檬酸的摩爾比為1:1:2，鐵離子與兩個檸檬酸分子形成六配位模式。通過定點(diǎn)突變等實驗，作者發(fā)現(xiàn)了一些和鐵離子以及和檸檬酸結(jié)合的關(guān)鍵殘基，通過序列分析，預(yù)測了負(fù)責(zé)檸檬酸鐵攝取的必需氨基酸殘基。在有了結(jié)構(gòu)信息后，作者為了鑒定鐵離子攝取抑制劑，基于蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了高通量篩選。作者用2688個天然產(chǎn)物文庫進(jìn)行了分子對接，最終篩選出51個化合物。經(jīng)過結(jié)構(gòu)分析和與蛋白質(zhì)的相互作用研究，作者選擇了7個化合物進(jìn)行實驗驗證，其中KD值最高的化合物為1.29 μM。后續(xù)作者還評估了它們的抗菌性能，發(fā)現(xiàn)其中的Salvianolic acid C對弧菌有較強(qiáng)的抑制作用，IC50值為27.84 μM，表明靶向細(xì)菌鐵吸收是一種很有前景的抗菌策略。綜上，本研究通過抑制FecB捕獲檸檬酸鐵的活性，可以抑制弧菌的生長和生物膜的形成，為抑制細(xì)菌感染提供了新的思路。https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202411688文章引用：10.1002/anie.202411688
