多粘菌素一直以来都被认为是对抗治疗革兰氏阴性菌感染的最后一道防线。中国的研究人员最先发现并定义了由质粒介导的多粘菌素耐药基因mcr-1,随后世界各地也相继有了该基因的相关研究报道。由该基因转录并翻译出的蛋白MCR-1是一种磷酸乙醇胺转移酶,该蛋白由锚定在细菌细胞内膜上的N端五次跨膜结构域和在细菌周质空间发挥催化功能的C端可溶催化结构域两部分构成,催化磷酸乙醇胺基团从磷脂酰乙醇胺转移到LipidA,正是这种对LipidA的化学修饰使得细菌细胞获得了对多粘菌素的耐药性。MCR-1耐药菌的相继出现,预示着耐药细菌已经由多重耐药向着全面耐药进化发展。但是人们对多粘菌素的耐药机制了解不多,而且目前仍然没有更加有效的治疗药物和手段。为了从结构和分子特性上揭示其耐药机制,本课题选取MCR-1催化结构域(cMCR-1)进行蛋白表达、纯化和结晶,之后对晶体生长条件进行一定优化后再对其晶体进行了 X射线衍射分析,并首次成功解析出cMCR-1蛋白晶体的三维结构,分辨率达到2.14a。cMCR-1晶体结构呈现α/β/α的折叠方式,活性位点是一个磷酸化的苏氨酸(TPO285),推测这种形式模拟了该酶和底物催化形成的中间体状态;在活性位点的旁边还有一个Zn2+结合位点,该位点通过与其周围残基形成共价键来稳定酶活中心;同时还发现三对二硫键,二硫键可通过感知外界的氧化还原环境改变酶的结构,推测其对行使酶活有着重要作用;结合其与磷酸乙醇氨转移酶同家族的其它蛋白的对比分析,最终揭示出cMCR-1在结构和功能上的保守性。本课题通过解析多粘菌素耐药蛋白的晶体结构,从分子层面上描述了多粘菌素的耐药机制,为其以后的应对策略包括底物结合和药物靶点的选择提供了结构和理论基础。