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芳香胺-N-乙酰基转移酶(ArylamineN-acetyltransferases,NATs; EC2.3.1.5)是一种从细菌到人类中均保守存在的多态性异生物质代谢酶,催化乙酰基团从乙酰辅酶A(Acetyl-coenzyme A,AcCoA)转移到芳香胺类致癌物质以及磺胺、肼苯哒嗪等药物上。大肠杆菌N-羟基芳香胺O-乙酰转移酶(N-hydroxyarylamine O-acetyltransferase,NhoA)为其家族成员之一,具有N-羟基芳香胺O-乙酰转移酶活性与N-乙酰基转移酶活性,可以导致羟基芳香胺类致癌物质的活化及提升硝基化合物的毒性。然而,迄今为止,NhoA在大肠杆菌中的生理功能尚不清楚。 我们在前期工作中发现,在大肠杆菌中,nhoA(NhoA的编码基因)的敲除与超量表达影响细菌对叶酸拮抗剂甲氧苄啶(Trimethoprim,TMP)与磺胺甲恶唑(Sulfamethoxazole,SMX)的敏感性,其中nhoA的敲除使得细菌对TMP与SMX更加耐药,而该基因的超量表达则使得细菌对这些药物更加敏感。基于上述表型,我们开展了对大肠杆菌NhoA的生理功能研究。本研究首先采用生物化学与液相色谱-质谱联用技术,证明大肠杆菌NhoA可以乙酰化对氨基苯甲酸(para-aminobenzoic acid,PABA)与SMX,但不能乙酰化TMP。随后,我们比较了NhoA对PABA和SMX的催化速率,结果显示,NhoA对PABA的催化速率明显高于SMX。此外,nohA基因的敲除能够明显增强PABA对SMX的拮抗作用。因此,我们推测生理状态下,超量表达NhoA可能导致大肠杆菌中PABA与SMX的量差进一步扩大,从而使得细菌对SMX更加敏感。针对NhoA如何影响大肠杆菌对TMP的敏感性,本研究对野生型、nhoA敲除及nhoA敲除回补菌株的细胞通透性及生物膜形成情况进行了测试,结果显示:1)nhoA超量表达造成细胞通透性显著增加;2) nhoA的敲除导致细菌的生物膜形成轻微增加,但nhoA的超量表达则导致细菌的生物膜形成显著降低。结合先前其它研究者的发现,我们推测,生理条件下,nhoA可能通过影响细胞壁的合成,影响细菌的通透性,从而影响细菌对TMP等药物的敏感性。为了进一步探究NhoA与细菌耐药性之间的关联,本研究对野生型、nhoA的敲除及回补型菌株细胞内叶酸含量进行了相对比较,研究结果显示, nhoA的敲除导致细胞内叶酸含量上升,nhoA敲除回补菌株中的叶酸含量则与野生型菌株相当。因此,我们推测,NhoA可能影响细菌的叶酸代谢。 综上所述,我们的研究结果显示,在大肠杆菌中,NhoA可能既与细胞壁合成有关,也与叶酸代谢存在关联。nhoA的超量表达与敲除所引起的细菌对SMX与TMP的敏感性的变化,可能是以上两个因素累加的结果;该基因的超量表达所引起的细菌对其它药物的敏感性的变化,则可能是因为细胞通透性的改变所引起的。上述研究结果的获得,不仅增加了我们对NhoA生理功能的了解,也拓展了我们对细菌耐药性机制的认知。