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来自细菌病原体的无金属核糖核苷酸还原酶(DNA复制所需的酶)使用翻译后修饰的氨基酸(如图)来启动必需的DNA生物合成反应。修饰(由箭头指示)对于核糖核苷酸还原的起始是必需的。这种不含金属的酶可以使与链球菌感染和肺炎感染相关的微生物在人体免疫系统施加的铁/锰限制期间更有效地增殖。
图片来源：宾夕法尼亚州加文帕洛维奇
一些细菌病原体，包括引起链球菌性咽喉炎和肺炎的细菌病原体，能够产生复制其DNA而不需要通常需要的金属离子所必需的成分。即使当宿主的免疫系统隔离铁和锰离子以试图减缓病原体复制时，该过程也可允许感染性细菌复制。一项新研究发表在“美国国家科学院院刊”上，描述了这些细菌使用的无金属核糖核苷酸还原酶的新亚类，了解这些酶可以促进新的，更有效的抗生素的开发。
“每个生物体都使用核糖核苷酸还原酶(RNR)来制造DNA复制和修复所需的核苷酸构件，”宾夕法尼亚州立大学化学和生物化学与分子生物学助理教授，该论文的第一作者Amie Boal说。“因为RNR是必需的，它们是一些癌症和病毒感染的有效药物靶标，但它们尚未被用作致病菌的药物靶标。我们的工作目标之一是更好地了解RNR所需的辅因子，这将有助于创造能够抑制酶的新型强效抗菌药物。“
RNR执行非常复杂的化学反应，将核糖核苷酸(细胞中存在的RNA的构建单元)转化为脱氧核糖核苷酸 - DNA的构建模块。在有氧代谢期间使用的所有已知RNR需要金属离子辅因子，其充当强大的氧化剂以驱动转化。在他们的新研究中，研究人员团队现在已经确定并描述了一个新的RNR亚类，它能够在没有导致链球菌性咽喉炎，肺炎，风湿热和其他疾病的细菌病原体中的金属离子的帮助下进行这一过程。 。
“要求微量金属辅助因子是RNR的致命弱点，特别是在病原菌中，”Gavin Palowitch博士说。宾夕法尼亚州立大学的生物化学，微生物学和分子生物学候选人，也是该研究的合着者。“当病原体侵入你的身体时，你的免疫系统可以做的事情之一是试图剥夺它的铁和锰离子以试图减缓繁殖。如果你有办法让DNA不那么依赖在金属辅助因子上，这是一种逃避免疫反应的新策略。“
研究人员表明，这种新的RNR亚类能够使用修饰的氨基酸代替金属离子作为驱动DNA核苷酸产生的氧化剂。尚不清楚是否需要金属来初始合成修饰的氨基酸然后丢失。但该研究表明，修改确实需要单独的蛋白质进行安装。
“需要另外一种活化蛋白质对于考虑用抗生素药物抑制这种酶至关重要，”博尔说。“蛋白质 - 蛋白质相互作用是小分子疗法破坏的真正有吸引力的目标。”
