青霉素结合蛋白研究进展

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1、青霉素结合蛋白研究进展青霉素结合蛋白(PBPs)是广泛存在于细菌表面的一种膜蛋白，是β_内酞胺类抗生素的主要作用靶位。不同细菌其种类及含量均不相同。但各种菌种的PBPs又有许多类似的结构与功能，在细菌生长、繁殖中发挥重要作用。PBPs结构与数量的改变是产生细菌耐药的一个重要机制。现今，各类抗生素虽种类繁多，但在耐药菌的治疗中仍缺乏有效手段。因此近年来围绕PBPs开展了大量的研究工作，试图从分子结构与基因水平认识PBPs，探求细菌耐药的机制，企图获得更有效的治疗手段。　　1PBPs研究简史及基本概念尽管临床上很早就开始应用青霉素，但到20世纪50年代，人们才认识到青霉素是通过干扰细菌的表面结构而

2、起作用的。60年代，细菌细胞壁的结构被阐明，为人们认识青霉素作用机制及PBPs奠定了基础。1972年Suginak.Blumberg和Strominge:发现青霉素结合蛋白，用放射性同位素标记的青霉素可以标出细菌表面的PBPs，但后来的研究发现并非所有PBP均是青霉素作用的致命靶位。所有细菌都含有多种青霉素结合蛋白，不同菌属其PBPs含量、种类各不相同，不同的抗生素通过与不同的PBP蛋白结合而产生不同的抗菌活性。因此，与不同PBP结合的抗生素可联合应用，往往产生协同作用。每个菌种都有一套特异的PBPs，称PBPs谱。在一种菌种中PBPs按分子量大小排序，分别称PBPI,PBP2,PBP3...

3、...。PBPl为分子量最大的一种。不同菌属PBPs的生理功能很相近，而且分子结构上也有其相关及相似性。PBPs含量很少，仅占细胞膜蛋白总量的1%，不同PBP含量变化很大，如大肠杆菌中高分子的PBPI,PBP2和PBP3量很少，而低分子PBPS和PBP6却占PBPs量的70%—90%。各种PBP与抗生素亲和力相差亦很大。亲和力大小一般用。表示;指使-青霉素G结合减少50%时该抗生素浓度，其值越高，示药物亲和力越小。研究PBPs的方法与技术不断地发展。比如现已用分子生物学方法研究PBPs分子结构，基因构成与变异，通过基因重组研究PBPs功能等。但传统的方法仍是研究的基本方法，比如用超声技术粉碎细

4、菌，离心分离胞膜，用TritonX-100从胞膜中分离PBPs,用一青霉素G标记PBPs，用胶体电泳分离PBPs等。　　2各种青霉素结合蛋白研究进展PBPs在不同菌种中各不相同，但对其分子结构，生理功能的研究发现每种菌种均有特异PBPs,PBPs的生理功能直接影响与其结合的抗生素的抗菌活性，这方面的研究已积累了大量的资料.但某些问题及研究结果的意义仍不十分清楚，为了研究者能迅速了解这方面研究进展，以下以大肠杆菌和肺炎球菌为例说明研究近况。对大肠杆菌PBPs的研究最早开展，也是研究最多的，比较具有代表性。大肠杆菌含6种PBP，依次为PBPI,PBP2,PBP3.PBP4,PBPS,PBP6。大肠

5、杆菌PBP1主要功能为维持细胞形态,可分成PBP1a,PBPlbs两部分。PBPlbs主要分布于细胞内膜.亦有少部分分布于细胞外膜①。是细菌生长的重要蛋白，与抗生素结合可致细菌快速溶解.最近研究表明，PBP1b是一种球蛋白，具有2个密切相关的酶活性区，一为转肚酶活性区(转肚反应是细胞壁合成中的限速反应)，另一为转糖酶活性区②。PBPla具有PBPlbs替代酶的作用。缺乏PBPla的变异株能够存活，说明PBPla为细菌生长非必需蛋白.用仅有PBPla,PBPlbs基因或特异性分裂基因ftsA,ftsQ,pbpB,ftsZ变异的细菌株来研究PBPa与PBP1bs的功能时发现:PBPla不能独立维持

6、细胞完整性，需与PBP2,PBP3及ftsQ基因产物一起才能维持细菌存活.而PBPIbs显然较PBPla有更强的生物合成功能，在缺乏PBP1a,PBP2,PBP3和ftsQ基因产物时变异株细菌仍能存活，在细菌分裂中，PBPlbs也起着相当作用，与肤聚糖的合成有关③④。PBP2能维持大肠杆菌的张力，使菌体保持杆棒状。PBP2仅占PBPs的1%。美西林、克拉维酸和硫霉素与PBP2有高度亲和力。与PBP2结合后，可使细菌变成园球体，终致溶解、死亡。有实验表明在缺乏PBP2基因的菌株中，如能使PPGPP大量表达及分裂蛋白ftsZ,ftsA,ftsQ大量表达，细菌仍能存活并分裂繁殖⑤PBP3与细菌分裂有

7、关。在DNA复制完成后PBP3被激活，并催化梭基肤酶反应，产生细菌分裂必需的肚聚糖合成反应。低浓度的头抱菌素作用于PBP3使细菌成为丝状体(细菌分裂受阻，菌体却不断延长)，但一般菌体并不溶解⑥。大肠杆菌PBP4同时具有D,D-梭肤酶活性及D.D一内肤酶活性⑦。缺乏PBP4的变异株能很好地存活，因此PBP4并不是β一内酞胺类抗生素的主要作用靶位。对PBP4一级结构的研究发现，编码PBP4主要活性部位