用于确定真菌核糖体结构的冷冻电镜
大多数人身上携带真菌白色念珠菌,没有它会引起很多问题。然而,这种真菌的全身感染是危险的并且难以治疗。很少有抗菌剂是有效的,而且它的耐药性正在增加。包括格罗宁根大学副教授 Albert Guskov 在内的一个国际科学家小组已经使用单粒子冷冻电镜来确定真菌核糖体的结构。他们的研究结果近日发表在《科学进展》上,揭示了新药的潜在目标。白色念珠菌通常不会引起任何问题,或者只是容易治疗的皮肤瘙痒感染。然而,在极少数情况下,它可能会导致可能致命的全身感染。现有的抗真菌药物会引起很多副作用并且价格昂贵。此外,白色念珠菌的耐药性越来越强,因此确实需要新的药物靶点。“我们注意到没有抗真菌药物针对蛋白质合成,而一半的抗菌药物会干扰这个系统,”Guskov说。造成这种情况的一个原因是真菌核糖体,即将遗传密码转化为蛋白质的细胞机器,在人类和真菌中非常相似。所以,你需要一种非常有选择性的药物来避免杀死我们自己的细胞。——Albert Guskov,格罗宁根大学副教授原子分辨率因此,Guskov 和他的合作者推断,获得白色念珠菌核糖体的结构对于寻找药物靶点很有价值。经典的方法是从纯化的核糖体中生长晶体,并使用 X 射线晶体学确定它们的结构;然而,这是一项费力的技术。相反,他们使用单粒子冷冻电镜,其中大量单粒子在电子显微镜中在非常低的温度下成像。从不同角度看到的单个粒子的图像随后被组合以产生原子分辨率的结构。突变' 通过这种方式,我们解决了空缺和抑制剂结合的真菌核糖体的结构,并将它们的功能与酵母和兔子的核糖体进行了比较——后者作为人类核糖体的模型——并重复了与不同核糖体结合的核糖体抑制剂,”Guskov 解释道。其中一种抑制剂是抗微生物放线菌酮 (CHX),已知白色念珠菌对其具有抗药性。通过比较这些结构,科学家们注意到在蛋白质合成中起关键作用的 E 位点的单个突变阻止了 CHX 与白色念珠菌核糖体结合。 ' 突变将这个E位点结构中的一个氨基酸从脯氨酸改变为谷氨酰胺。这种替代减少了结合位点的大小,因此抑制剂不能附着,因此无效。另一种抑制剂叶花苷不会被突变阻断。威胁' 通过比较白色念珠菌和人类空缺核糖体中 E 位点的结构以及不同抑制剂与该位点结合方式的信息,我们可以开发出一种特异性抑制剂,它可以阻断真菌核糖体,但不能阻断人类的核糖体。这将成为治疗真菌感染的选择性药物。科学家们目前正在筛选分子库以寻找药物先导物。 “开发针对白色念珠菌的疫苗极具挑战性,就像我们针对冠状病毒所做的那样。因此,我们需要药物来治疗全身感染,”Guskov解释道。 “这种真菌日益增加的耐药性是一个真正的威胁。如果这种情况继续下去,除非开发出新药,否则我们可能会遇到严重的麻烦。Source:University of GroningenJournal reference:Zgadzay, Y., et al. (2022) E-site drug specificity of the human pathogen Candida albicans ribosome. Science Advances. doi.org/10.1126/sciadv.abn1062.