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タイトルCryo-Electron Microscopy Structures of a Campylobacter Multidrug Efflux Pump Reveal a Novel Mechanism of Drug Recognition and Resistance.
ジャーナル・号・ページMicrobiol Spectr, Vol. 11, Issue 4, Page e0119723, Year 2023
掲載日2023年8月17日
著者Zhemin Zhang / Nicholas Lizer / Zuowei Wu / Christopher E Morgan / Yuqi Yan / Qijing Zhang / Edward W Yu /
PubMed 要旨Campylobacter jejuni is a bacterium that is commonly present in the intestinal tracts of animals. It is also a major foodborne pathogen that causes gastroenteritis in humans. The most predominant and ...Campylobacter jejuni is a bacterium that is commonly present in the intestinal tracts of animals. It is also a major foodborne pathogen that causes gastroenteritis in humans. The most predominant and clinically important multidrug efflux system in C. jejuni is the CmeABC (Campylobacter multidrug efflux) pump, a tripartite system that includes an inner membrane transporter (CmeB), a periplasmic fusion protein (CmeA), and an outer membrane channel protein (CmeC). This efflux protein machinery mediates resistance to a number of structurally diverse antimicrobial agents. A recently identified CmeB variant, termed resistance enhancing CmeB (RE-CmeB), can increase its multidrug efflux pump activity, likely by influencing antimicrobial recognition and extrusion. Here, we report structures of RE-CmeB in its apo form as well as in the presence of four different drugs by using single-particle cryo-electron microscopy (cryo-EM). Coupled with mutagenesis and functional studies, this structural information allows us to identify critical amino acids that are important for drug resistance. We also report that RE-CmeB utilizes a somewhat unique subset of residues to bind different drugs, thereby optimizing its ability to accommodate different compounds with distinct scaffolds. These findings provide insights into the structure-function relationship of this newly emerged antibiotic efflux transporter variant in Campylobacter. Campylobacter jejuni has emerged as one of the most problematic and highly antibiotic-resistant pathogens, worldwide. The Centers for Disease Control and Prevention have designated antibiotic-resistant C. jejuni as a serious antibiotic resistance threat in the United States. We recently identified a C. jejuni resistance enhancing CmeB (RE-CmeB) variant that can increase its multidrug efflux pump activity and confers an exceedingly high-level of resistance to fluoroquinolones. Here, we report the cryo-EM structures of this prevalent and clinically important C. jejuni RE-CmeB multidrug efflux pump in both the absence and presence of four antibiotics. These structures allow us to understand the action mechanism for multidrug recognition in this pump. Our studies will ultimately inform an era in structure-guided drug design to combat multidrug resistance in these Gram-negative pathogens.
リンクMicrobiol Spectr / PubMed:37289051 / PubMed Central
手法EM (単粒子)
解像度3.08 - 3.44 Å
構造データ

40091

8gjj

EMDB-40091, PDB-8gjj:
Multi-drug efflux pump RE-CmeB Apo form
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.08 Å

40092

8gjk

EMDB-40092, PDB-8gjk:
Multi-drug efflux pump RE-CmeB bound with ampicillin
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.16 Å

40093

8gjl

EMDB-40093, PDB-8gjl:
multi-drug efflux pump RE-CmeB bound with Ciprofloxacin
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.44 Å

40177

8gk0

EMDB-40177, PDB-8gk0:
Multi-drug efflux pump RE-CmeB bound with Erythromycin
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.44 Å

40179

8gk4

EMDB-40179, PDB-8gk4:
Multi-drug efflux pump RE-CmeB bound with Chloramphenicol
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.12 Å

化合物

ChemComp-ZZ7:
(2R,4S)-2-[(R)-{[(2R)-2-amino-2-phenylacetyl]amino}(carboxy)methyl]-5,5-dimethyl-1,3-thiazolidine-4-carboxylic acid / (αR,2R)-α-[[(R)-アミノフェニルアセチル]アミノ]-4β-カルボキシ-5,5-ジメチルチアゾリジン-2α(以下略)

ChemComp-CPF:
1-CYCLOPROPYL-6-FLUORO-4-OXO-7-PIPERAZIN-1-YL-1,4-DIHYDROQUINOLINE-3-CARBOXYLIC ACID / シプロフロキサシン / 抗生剤*YM

ChemComp-ERY:
ERYTHROMYCIN A / エリスロマイシン / 抗生剤*YM

ChemComp-CLM:
CHLORAMPHENICOL / 抗生剤*YM

由来
  • campylobacter jejuni (カンピロバクター)
キーワードMEMBRANE PROTEIN / efflux pump

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万見文献について

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お知らせ

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2022年2月9日: EMDBエントリの付随情報ファイルのフォーマットが新しくなりました

EMDBエントリの付随情報ファイルのフォーマットが新しくなりました

  • EMDBのヘッダファイルのバージョン3が、公式のフォーマットとなりました。
  • これまでは公式だったバージョン1.9は、アーカイブから削除されます。

関連情報:EMDBヘッダ

外部リンク:wwPDBはEMDBデータモデルのバージョン3へ移行します

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2020年8月12日: 新型コロナ情報

新型コロナ情報

URL: https://pdbjlvh1.pdbj.org/emnavi/covid19.php

新ページ: EM Navigatorに新型コロナウイルスの特設ページを開設しました。

関連情報:Covid-19情報 / 2020年3月5日: 新型コロナウイルスの構造データ

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2020年3月5日: 新型コロナウイルスの構造データ

新型コロナウイルスの構造データ

関連情報:万見生物種 / 2020年8月12日: 新型コロナ情報

外部リンク:COVID-19特集ページ - PDBj / 今月の分子2020年2月：コロナウイルスプロテーアーゼ

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2019年1月31日: EMDBのIDの桁数の変更

EMDBのIDの桁数の変更

  • EMDBエントリに付与されているアクセスコード(EMDB-ID)は4桁の数字(例、EMD-1234)でしたが、間もなく枯渇します。これまでの4桁のID番号は4桁のまま変更されませんが、4桁の数字を使い切った後に発行されるIDは5桁以上の数字(例、EMD-12345)になります。5桁のIDは2019年の春頃から発行される見通しです。
  • EM Navigator/万見では、接頭語「EMD-」は省略されています。

関連情報:Q: 「EMD」とは何ですか？ / 万見/EM NavigatorにおけるID/アクセスコードの表記

外部リンク:EMDB Accession Codes are Changing Soon! / PDBjへお問い合わせ

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2017年7月12日: PDB大規模アップデート

PDB大規模アップデート

  • 新バージョンのPDBx/mmCIF辞書形式に基づくデータがリリースされました。
  • 今回の更新はバージョン番号が4から5になる大規模なもので、全エントリデータの書き換えが行われる「Remediation」というアップデートに該当します。
  • このバージョンアップで、電子顕微鏡の実験手法に関する多くの項目の書式が改定されました(例：em_softwareなど)。
  • EM NavigatorとYorodumiでも、この改定に基づいた表示内容になります。

外部リンク:wwPDB Remediation / OneDepデータ基準に準拠した、より強化された内容のモデル構造ファイルが、PDBアーカイブで公開されました。

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関連情報:EMDB / PDB / SASBDB / 万見 (Yorodumi) / EMN文献 / 新しいEM Navigatorと万見の変更点

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