发现不寻常的细菌酶，这可能成为抗生素的新靶标

麻省理工学院研究人员已经发现了一些不寻常的酶的结构，即一些微生物用于分解人体肠道中的胶原蛋白的成分。

科学家发现在人体肠道中发现的酶的结构，分解了胶原蛋白的组分。

麻省理工学院和哈佛大学化学家发现了一种不寻常的细菌酶的结构，可以分解胶原蛋白的氨基酸，这是人体中最丰富的蛋白质。

已发现酶，称为羟基-L-脯氨酸脱水酶（炒作），已在生活在人体肠道的几百种细菌中发现，包括梭氧钛酸梭菌。酶进行新的化学反应，拆除羟基-L-脯氨酸的分子，该分子使胶原蛋白致力于其坚韧的三螺旋结构。

现在研究人员知道酶的结构，他们可以尝试开发抑制它的药物。这种药物可用于治疗艰难梭菌感染，这是对许多现有抗生素的抗性。

“这非常令人兴奋，因为这种酶在人类中并不存在，所以它可能是一个潜在的目标，”Charine Drennan说，化学和生物学教授和Howard Hughes医学研究所调查员。“如果你可能抑制那种酶，那可能是一种独特的抗生素。”

哈佛大学化学和化学生物学教授的Drennan和Emily Balskus是该研究的高级作者，今天在Elife期间出现。麻省理工学院研究生Lindsey Backman和前哈佛研究生Yolanda Huang是该研究的主要作者。

难以反应

Hypd酶是一种称为甘氨酸酶的大型蛋白质的一部分。这些酶以一种不寻常的方式工作，通过将甘氨酸，最简单的氨基酸转化为具有一个未配对电子的分子来加工甘氨酸分子。由于基团是非常不稳定的并且反应性，因此它们可以用作辅因子，这是有助于推动否则难以执行的化学反应的分子。

这些酶在没有大量氧气的环境中最佳地工作，例如人体肠道。人的微生物组项目，其中来自人肠中发现的物种的数千种细菌基因，得到了几种不同类型的甘糖基酶，包括备受备率。

在以前的研究中，鲍尔斯劳斯特和哈佛大学的研究人员发现，通过除去作为水分子的羟基改性，Hypd可以将羟基-1-脯氨酸分解成脯氨酸的前体，其中一项是必需的氨基酸。 。这些细菌最终可以使用脯氨酸来产生ATP，该分子通过称为氨基酸发酵的方法来储存能量的分子。

Hypd已经发现了大约360种的细菌，生活在人体肠道，并在这项研究中，Drennan和她的同事使用X射线晶体学分析C.艰难岩中发现的炒作的结构。2011年，该类细菌的责任在美国负责大约有500万百万的感染和29,000人死亡。

研究人员能够确定蛋白质的哪个区域形成酶的“活性位点”，这是反应发生的地方。一旦羟基-L-脯氨酸结合活性位点，附近的甘氨酸分子就能形成甘甘油，这可以通过该糖基于羟基-L-脯氨酸，导致消除羟基。

除去羟基，通常是需要大量的能量的难以反应。

“通过将激进转移到羟基脯氨酸，它降低了能量屏障，并允许这种反应迅速发生，”劳斯特说。“没有其他已知的酶可以进行这种化学。”

新药物目标

似乎一旦细菌进行了这种反应，它们会促使脯氨酸进入自己的代谢途径，以帮助他们生长。因此，阻断这种酶可以减缓细菌的生长。这可能是控制C.艰难梭菌的优势，这通常存在于人体肠中的少数，但如果人口变得太大，可能会导致疾病。这有时会发生抗生素治疗后擦拭其他物种并允许C.艰难率加剧。

“C。艰难索可以在你的肠道上没有引起问题 - 它是与其他细菌相比有太多的东西，“Drennan说。“所以，这个想法是通过靶向这种酶，您可以限制C.艰难岩的资源，而不需要杀死它。”

研究人员现在希望开始设计可能抑制备注的药物候选者，通过靶向蛋白质结构的元素，这些元素似乎是在进行其功能时最重要的。

参考：通过微生物糖糖基酶通过Lindsey RF背曼，Yolanda Y Huang，Mary C Andorfer，Brian Gold，Ronald T Raines，Emily P Balskus和Catherine的微生物糖基 - 羟基 - 脯氨酸的分解代谢基础L Drennan，2020年3月17日，Elife.Doi：
10.7554 / Elife.51420.

该研究由国家卫生大学国家卫生研究院资助，哈佛大学，哈佛大学，科技奖学金博士博士博士博士博士博士，Annold O. Beckman Postdoctoral奖学金，道德奖学金从霍华德休斯医学院的吉利亚奖学金。