抗菌药物耐药是当今最紧迫的全球健康挑战之一。细菌通过调控蛋白质的合成时间、数量和准确性来抵御药物,例如通过泵出药物、分解药物的酶或改变靶标。RNA,尤其是转运RNA(tRNA),在这一过程中起到关键作用,携带化学“贴纸”帮助细菌在代谢或氧化应激下调整翻译速度。
研究团队在《Nature Chemical Biology》上报道了首个依赖吡哆醛磷酸(PLP)的tRNA修饰酶——氨基戊酰胺合成酶(AvaS),它将已知的修饰赖氨酸胍(k2C)转化为氨基戊酰胺胞嘧啶(ava2C),该修饰首次被证实与PLP酶直接作用于tRNA有关。
通过SMART AMR开发的高通量LC‑MS/MS RNA修饰分析平台,研究者筛选了数千株铜绿假单胞菌突变株,发现并验证了AvaS的功能。ava2C不仅在铜绿假单胞菌中存在,还在鲍曼不动杆菌、霍乱弧菌以及拟南芥等植物中检测到,表明该修饰在多种生物中普遍存在。
AvaS利用维生素B6衍生物PLP进行催化,这一发现将PLP依赖酶的功能从传统的氨基酸代谢扩展到tRNA化学修饰,丰富了细菌调控蛋白合成的已知化学机制(如甲基化、硫化、异构化)。实验表明,ava2C能够改变密码子识别效率,使翻译更快、更精准,从而帮助细菌在代谢和氧化应激下生存。
该工作展示了SMART AMR的表观转录组平台在大规模发现未知RNA修饰酶方面的强大能力,为未来寻找新药靶点、设计抗耐药策略提供了重要线索。研究团队计划进一步阐明ava2C在细菌应激响应中的具体作用,并探索在植物等其他生物中是否存在类似机制。
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