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タイトルIdentifying antibiotics based on structural differences in the conserved allostery from mitochondrial heme-copper oxidases.
ジャーナル・号・ページNat Commun, Vol. 13, Issue 1, Page 7591, Year 2022
掲載日2022年12月8日
著者Yuya Nishida / Sachiko Yanagisawa / Rikuri Morita / Hideki Shigematsu / Kyoko Shinzawa-Itoh / Hitomi Yuki / Satoshi Ogasawara / Ken Shimuta / Takashi Iwamoto / Chisa Nakabayashi / Waka Matsumura / Hisakazu Kato / Chai Gopalasingam / Takemasa Nagao / Tasneem Qaqorh / Yusuke Takahashi / Satoru Yamazaki / Katsumasa Kamiya / Ryuhei Harada / Nobuhiro Mizuno / Hideyuki Takahashi / Yukihiro Akeda / Makoto Ohnishi / Yoshikazu Ishii / Takashi Kumasaka / Takeshi Murata / Kazumasa Muramoto / Takehiko Tosha / Yoshitsugu Shiro / Teruki Honma / Yasuteru Shigeta / Minoru Kubo / Seiji Takashima / Yasunori Shintani /
PubMed 要旨Antimicrobial resistance (AMR) is a global health problem. Despite the enormous efforts made in the last decade, threats from some species, including drug-resistant Neisseria gonorrhoeae, continue to ...Antimicrobial resistance (AMR) is a global health problem. Despite the enormous efforts made in the last decade, threats from some species, including drug-resistant Neisseria gonorrhoeae, continue to rise and would become untreatable. The development of antibiotics with a different mechanism of action is seriously required. Here, we identified an allosteric inhibitory site buried inside eukaryotic mitochondrial heme-copper oxidases (HCOs), the essential respiratory enzymes for life. The steric conformation around the binding pocket of HCOs is highly conserved among bacteria and eukaryotes, yet the latter has an extra helix. This structural difference in the conserved allostery enabled us to rationally identify bacterial HCO-specific inhibitors: an antibiotic compound against ceftriaxone-resistant Neisseria gonorrhoeae. Molecular dynamics combined with resonance Raman spectroscopy and stopped-flow spectroscopy revealed an allosteric obstruction in the substrate accessing channel as a mechanism of inhibition. Our approach opens fresh avenues in modulating protein functions and broadens our options to overcome AMR.
リンクNat Commun / PubMed:36481732 / PubMed Central
手法EM (単粒子) / X線回折
解像度2.2 - 3.09 Å
構造データ

33293

7xmc

EMDB-33293, PDB-7xmc:
Cryo-EM structure of Cytochrome bo3 from Escherichia coli, apo structure with DMSO
手法: EM (単粒子) / 解像度: 3.09 Å

33294

7xmd

EMDB-33294, PDB-7xmd:
Cryo-EM structure of Cytochrome bo3 from Escherichia coli, the structure complexed with an allosteric inhibitor N4
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.99 Å

PDB-7xma:
Crystal structure of Bovine heart cytochrome c oxidase, apo structure with DMSO
手法: X-RAY DIFFRACTION / 解像度: 2.2 Å

PDB-7xmb:
Crystal structure of Bovine heart cytochrome c oxidase, the structure complexed with an allosteric inhibitor T113
手法: X-RAY DIFFRACTION / 解像度: 2.2 Å

化合物

ChemComp-HEA:
HEME-A

ChemComp-CU:
COPPER (II) ION

ChemComp-MG:
Unknown entry / マグネシウムジカチオン

ChemComp-NA:
Unknown entry / ナトリウムカチオン

ChemComp-PER:
PEROXIDE ION

ChemComp-PGV:
(1R)-2-{[{[(2S)-2,3-DIHYDROXYPROPYL]OXY}(HYDROXY)PHOSPHORYL]OXY}-1-[(PALMITOYLOXY)METHYL]ETHYL (11E)-OCTADEC-11-ENOATE / リン脂質*YM

ChemComp-TGL:
TRISTEAROYLGLYCEROL / トリステアリン

ChemComp-CUA:
DINUCLEAR COPPER ION

ChemComp-CDL:
CARDIOLIPIN / リン脂質*YM

ChemComp-CHD:
CHOLIC ACID / コ-ル酸

ChemComp-PEK:
(1S)-2-{[(2-AMINOETHOXY)(HYDROXY)PHOSPHORYL]OXY}-1-[(STEAROYLOXY)METHYL]ETHYL (5E,8E,11E,14E)-ICOSA-5,8,11,14-TETRAENOATE / リン脂質*YM

ChemComp-PSC:
(7R,17E,20E)-4-HYDROXY-N,N,N-TRIMETHYL-9-OXO-7-[(PALMITOYLOXY)METHYL]-3,5,8-TRIOXA-4-PHOSPHAHEXACOSA-17,20-DIEN-1-AMINIUM 4-OXIDE / リン脂質*YM

ChemComp-ZN:
Unknown entry

ChemComp-DMU:
DECYL-BETA-D-MALTOPYRANOSIDE / デシルβ-マルトシド / 可溶化剤*YM

ChemComp-HOH:
WATER

ChemComp-J6X:
2-(4-methyl-1,3-thiazol-2-yl)-1-benzothiophen-3-ol

ChemComp-HEO:
HEME O

ChemComp-HEM:
PROTOPORPHYRIN IX CONTAINING FE

ChemComp-PEE:
1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine / DOPE, リン脂質*YM

ChemComp-UNX:
Unknown entry

ChemComp-JYR:
methyl 3-oxidanyl-5-[oxidanyl(oxidanylidene)-$l^{4}-azanyl]-1-benzothiophene-2-carboxylate

由来
  • escherichia coli (大腸菌)
  • bos taurus (ウシ)
キーワードOXIDOREDUCTASE / respiratory enzyme / membrane protein / heme protein / apo structure / allosteric inhibitor

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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://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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  • Pubmedのデータを利用しています

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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