[发明专利]一种重组菌及其应用

说明书

技术领域

本发明属于基因工程领域，具体涉及一种重组菌及其应用。 

背景技术

自从1928年人类首次发现抗生素--青霉素以来，在这几十年中，抗生素工业飞速发展，为人类的身体健康做出了巨大的贡献。但由于人们不合理的使用抗生素，尤其是我国，抗生素耐药性的问题逐渐爆发出来。解决这一问题，除了注意抗生素的合理使用外，开发新的对耐药性病菌有抑制活性的新抗生素也是非常重要的。 

目前，研究新的抗生素主要有以下两种方法，一是对现有的抗菌药进行全面的结构改造，它们作用于细菌靶位点包括细菌蛋白质合成、核酸合成、细胞壁合成以及叶酸合成等；另一种方法是寻找具有全新靶位点或者具有全新化学结构的化合物。 

大多数细菌都以二分裂方式进行分裂繁殖。在细菌细胞正常分裂时，细胞膜和细胞壁在细菌中部内陷并在两个新复制的染色体间形成环状复合物，膜结构的肽聚糖随后水解将细胞一份为二(Harry et al., 2006)。在这一过程中，细胞分裂蛋白FtsZ在GTP的参与下最早在细胞中部聚合成环状骨架Z环，再与其他相关蛋白结合，从而引发并控制原核生物的细胞分裂过程(Beuria et al., 2009)。Z环位于细胞分裂处胞膜的内表面，受到多种调控水平的调控，同时标志着将来分裂的位置(Huang et al., 2007)。 

FtsZ是最保守的细菌分裂蛋白，几乎存在于所有的细菌中。它由Rossmann折叠形成的N-端GTP酶区域和分支酸变位酶折叠的C-端GTP酶激活区域通过中心的螺旋H7和环T7相连接(Lowe and Amos, 1998)。FtsZ是人类微管蛋白的结构相似物，有证据表明这两种蛋白在进化上具有相关性，不过只有10%-18%蛋白质序列相似(Ayaz et al., 2012; de Pereda et al., 1996)。人类微管蛋白已经是用于抗肿瘤药物设计的一个成熟靶点。然而，经典的微管蛋白抑制剂如nocodazole和paclitaxel等不能显著抑制FtsZ聚合或GTP酶的活性(Wang et al., 2003)。这表明，FtsZ和微管蛋白在化学结构和生物学功能等方面存在很大差异，有可能设计出选择性抑制FtsZ而不抑制人类微管蛋白的化合物。同时FtsZ和人类微管蛋白的同源性也为设计选择性抑制剂提供了有一个很好的切入点。基于FtsZ蛋白在细菌细胞分裂的重要作用，人们希望以它为靶点发现新型抗菌药物。 

随着基因组学、蛋白质组学及近期发展的细胞生物技术在细菌研究上的应用，对于全新抗菌药作用靶位点的研究取得了重要进展。细胞分裂是细菌繁殖的基本过程，其中关键蛋白FtsZ作为一个具有潜力的药物作用全新靶点，已有用于研发新型抗菌药物的报道(Lock and Harry, 2008)。 

现在已经发现了多种对FtsZ蛋白有抑制作用的化合物。见表1(Foss et al., 2011)。很多抑制剂的筛选都花了很多人力物力。如Zantrin Z1是Margalit等人在筛选18320个化合物鉴定出的23个化合物对FtsZ蛋白的GTP酶有活性的化合物(Margalit et al., 2004)。PC170942的筛选范围更大，Stokes等人在筛选105000个化合物后发现了活性物质PC58538，然后再经改造得来(Kaur et al., 2010; Rai et al., 2008)。A189是通过对95000个化合物筛选得到的4种对FtsZ蛋白GTP酶有活性的化合物之一(Ito et al., 2006; Stokes et al., 2005)。 

表1 FtsZ 抑制剂 

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注: MIC 值表示最小抑制浓度。除了有特定说明. ND表示相关值没有报道. 

可以看出，高通量筛选是目前发现这一类新抗生素的通用方法。本发明提供一种重组菌，以及提供应用该重组菌快速检测抑制细菌分裂（FtsZ相关）抗生素的方法，可以减小这一工作量，并且测试结果更为准确可靠。

发明内容

本发明提供一种重组菌，本发明还提供一种快速检测抑制FtsZ相关抗生素的方法。 

我们在FtsZ蛋白前加上青色荧光蛋白mTFP，再用万古霉素和万古霉素-荧光（可对节杆菌新生细胞壁进行染色）对活菌节杆菌（Arthrobacter sp.A3）进行染色，然后用激光共聚焦显微镜观察，发现两者都在菌中呈现环状，且重叠，这说明他们可以共定位。因此可以通过检测新生细胞壁环状结构的定位来得到Z环的变化状况，从而得到FtsZ的变化状况。