X射线散射技术确定抗生素药物开发的新目标

伦敦大学圣乔治市的研究人员使用一种新型超高精度 X 射线散射技术来揭示细菌中金属离子的位置和身份，这对于抗生素发挥最佳作用至关重要。

许多类型的细菌都会产生一种称为拓扑异构酶 IV 的酶分子，它可以解开并分离细菌内复杂结构中新复制的 DNA，从而使细胞能够分裂和繁殖。

称为氟喹诺酮类药物（例如德拉沙星）的抗菌药物可以杀死多种细菌，“寻找”镁离子并与这种复杂的结构结合。一旦结合，药物就会通过阻断拓扑异构酶的工作来发挥其致命作用，并最终阻止细菌细胞繁殖。

通过使用两种确定能量的 X 射线束，研究小组确定了药物和酶结合的镁离子的确切位置，并且在世界范围内首次确定了钾和钾离子的存在。在酶复合物中。

研究人员表示，这一突破可能会引发新的开发针对一系列疾病。

研究表明，发表在美国国家科学院院刊，由伦敦大学圣乔治市神经科学和细胞生物学研究所的 Mark Fisher 教授与帝国理工和钻石光源公司的科学家共同领导。

“许多杀死细菌的酶和重要药物都依赖于为他们的活动。我们使用 X 射线散射的突破比以前更精确地揭示了金属离子的身份和位置，应该成为酶学和药物开发新进展的跳板，”费舍尔教授说。

X 射线散射研究施加 X 射线束时金属离子产生的能量。使用不同能量的 X 射线束时释放的能量变化揭示了不同金属离子的身份及其在生物结构中的位置。

在钻石光源同步加速器中，来自 I23 光束线的 X 射线为肺炎链球菌的德拉沙星结合拓扑异构酶 IV 提供了新的见解，这种细菌是社区获得性肺炎的主要原因，并导致其他危及生命的疾病，包括脑膜炎和肺炎。败血症。

肺炎球菌肺炎在年轻人和老年人中都很流行，每年导致全世界约 100 万 5 岁以下儿童死亡。

费舍尔教授补充说：“对氟喹诺酮类药物、其拓扑异构酶靶点以及镁、钾和氯离子作用的更深入了解将有望有助于药物设计，以应对日益严重的耐药性疾病问题。”

这项工作是与结构生物学家、帝国理工学院联合首席教授 Mark Sanderson 长期合作完成的，他们共同解决了许多拓扑异构酶-药物复合物的结构，这些复合物对于推进抗菌药物的开发至关重要。

桑德森说：“这如果没有将圣乔治市、帝国理工学院和钻石同步加速器的具有截然不同专业知识的团队聚集在一起来解决离子在 DNA 拓扑异构酶中的催化和结构作用的关键问题，这是不可能的。”