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复旦大学附属华山医院抗生素研究所王明贵教授课题组与英国帝国理工学院张晓东教授课题组联合在《先进科学》（Advanced Science）杂志[2022 Feb;9(4):e2103669]发表封面论著：Structures of Class Ⅰ and Class Ⅱ Transcription Complexes Reveal the Molecular Basis of RamA-dependent Transcription Activation。通过冷冻电镜技术解析Class Ⅰ和Class Ⅱ转录复合物结构，揭示全局调控因子RamA依赖的转录激活分子机制。
多重耐药肺炎克雷伯菌感染是目前临床治疗的难点。在肺炎克雷伯菌中，转录因子RamA可以通过调控外排泵基因acrAB和调控膜孔蛋白的小RNA micF介导其对多种抗菌药物耐药。在细菌中，σ70因子和转录因子协同将RNA聚合酶（RNA polymerase, RNAP）招募至特定启动子区域来调控绝大多数基因的表达。RNAP和σ70因子组装形成的RNA聚合酶全酶可以识别启动子DNA的-35和-10区域。根据结合于RNAP上游区域的远近，大多数转录激活子可以分为两类。而RamA在调控acrAB时为Class Ⅰ激活子，在调控micF时为Class Ⅱ激活子。
本研究探究了RamA调控外排泵基因acrAB和调控膜孔蛋白的sRNAmicF介导肺炎克雷伯菌耐药的分子和结构基础。通过体内及体外转录试验证明了RamA能够增强RNAP全酶对arcAB和micF启动子的转录激活作用。通过冷冻电镜技术解析RamA、RNAP全酶和启动子DNA的三重复合物结构，解释了RamA与RNAP组装及相互作用的结构基础。
RamA 与σ70 存在相互作用的氨基酸为 ASP84、ASP76、TYR75，与 α-CTD 存在相互作用的氨基酸为 HIS31，这些氨基酸的突变会影响 σ70-RNAP的转录活性以及肺炎克雷伯菌对多种抗菌药物的敏感性。通过对RamA复合物与另一家族转录激活子CAP/TAP的复合物结构进行比较，揭示了转录激活子调控的共同特征及其特异性。
图一：RamA-Class Ⅰ 复合物结构
图二：RamA-Class Ⅱ 复合物结构
王明贵课题组近年来对全局调控子RamA进行了系列研究，发现RamA通过调控AcrAB及OqxAB外排泵介导细菌对替加环素、哌拉西林-他唑巴坦及呋喃妥因等抗菌药物的多重耐药，相关成果于2017—2021年发表SCI收录论文4篇，其中3篇发表在本领域知名刊物Int J Antimicrob Agents。在此基础上，王明贵与英国帝国理工学院张晓东教授开展本文的国际合作研究，从而对RamA的系列研究画上了一个阶段性的句号。
王明贵教授、张晓东教授为本文的共同通讯作者，复旦大学附属华山医院郝敏博士及英国帝国理工学院叶福舟博士后为本文并列第一作者。
作者：赫敏
本文转发自华山抗生素所
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