2012年9月21日 讯 /生物谷BIOON/ --在一项于近期在线刊登在PNAS期刊上的新研究中，一个研究小组利用来自斯坦福同步辐射实验室(Stanford Synchrotron Radiation Laboratory, SSRL)的明亮X射线解析出一种酶复合体的晶体结构。在此之前，科学家们花了将近10年的时间来试图解析它的结构，但是都没获得成功。他们的这项研究可能导致人们在未来开发出抗菌试剂来抵抗一系列致命性细菌，包括炭疽菌、结核分枝杆菌、麻风杆菌和白喉杆菌。
这些细菌利用这种被称作黄素依赖性胸苷酸合酶(flavin-dependent thymidylate synthase, FDTS)来合成一种他们用于合成DNA的核苷酸。其他的有机体(包括人)依赖于一种不同类型的酶来完成这种关键性过程。这两种不同类型的酶之间的差异非常显著以致于通过药物疗法靶向细菌FDTS应当不会干扰人体内相应酶的功能。换句话说，靶向细菌FDTS的药物导致人产生副作用的可能性比较低。
根据论文通信作者Irimpan Mathews的说法，解析酶FDTS结构的苦难在于获得这种酶的晶体以便准确地揭示药物需要靶向它的哪一部分。
研究人员一直试图分离出来的靶标是在核苷酸合成期间FDTS与化合物亚甲基四氢叶酸(methylenetetrahydrofolate)结合的位点。Mathews说，“没有人能够获得与这种化合物或类似化合物结合的FDTS结构。”
培养晶体方法上的进步，再结合来自SSRL光束线9-2和12-2的X射线，才让研究人员首次成功地解析出FDTS与亚甲基四氢叶酸或它的类似物结合时的结构。
Mathews认为，这项研究发现有助于人们发现一种新的方法来设计抑制一系列有害菌的药物。(生物谷Bioon.com)
doi: 10.1073/pnas.1206077109
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PMID:
Folate binding site of flavin-dependent thymidylate synthase
Eric M. Koehna, Laura L. Perissinottia, Salah Moghrama, Arjun Prabhakarb, Scott A. Lesleyc, Irimpan I. Mathewsb,1, and Amnon Kohen
The DNA nucleotide thymidylate is synthesized by the enzyme thymidylate synthase, which catalyzes the reductive methylation of deoxyuridylate using the cofactor methylene-tetrahydrofolate (CH2H4folate). Most organisms, including humans, rely on the thyA- or TYMS-encoded classic thymidylate synthase, whereas, certain microorganisms, including all Rickettsia and other pathogens, use an alternative thyX-encoded flavin-dependent thymidylate synthase (FDTS). Although several crystal structures of FDTSs have been reported, the absence of a structure with folates limits understanding of the molecular mechanism and the scope of drug design for these enzymes. Here we present X-ray crystal structures of FDTS with several folate derivatives, which together with mutagenesis, kinetic analysis, and computer modeling shed light on the cofactor binding and function. The unique structural data will likely facilitate further elucidation of FDTSs’ mechanism and the design of structure-based inhibitors as potential leads to new antimicrobial drugs.
