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The cryo-EM structure of the bd oxidase from M. tuberculosis reveals a unique structural framework and enables rational drug design to combat TB

  • New drugs are urgently needed to combat the global TB epidemic. Targeting simultaneously multiple respiratory enzyme complexes of Mycobacterium tuberculosis is regarded as one of the most effective treatment options to shorten drug administration regimes, and reduce the opportunity for the emergence of drug resistance. During infection and proliferation, the cytochrome bd oxidase plays a crucial role for mycobacterial pathophysiology by maintaining aerobic respiration at limited oxygen concentrations. Here, we present the cryo-EM structure of the cytochrome bd oxidase from M. tuberculosis at 2.5 Å. In conjunction with atomistic molecular dynamics (MD) simulation studies we discovered a previously unknown MK-9-binding site, as well as a unique disulfide bond within the Q-loop domain that defines an inactive conformation of the canonical quinol oxidation site in Actinobacteria. Our detailed insights into the long-sought atomic framework of the cytochrome bd oxidase from M. tuberculosis will form the basis for the design of highly specific drugs to act on this enzyme.
Metadaten
Verfasserangaben:Schara SafarianORCiDGND, Helen K. Opel-Reading, Di WuORCiDGND, Ahmad Reza MehdipourORCiDGND, Kiel Hards, Liam K. Harold, Melanie Radloff, Ian Stewart, Sonja WelschORCiDGND, Gerhard HummerORCiD, Gregory M. Cook, Kurt L. Krause, Hartmut MichelORCiDGND
URN:urn:nbn:de:hebis:30:3-632525
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-021-25537-z
ISSN:2041-1723
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Nature Communications
Verlag:Nature Publishing Group UK
Verlagsort:[London]
Dokumentart:Wissenschaftlicher Artikel
Sprache:Englisch
Datum der Veröffentlichung (online):02.09.2021
Datum der Erstveröffentlichung:02.09.2021
Veröffentlichende Institution:Universitätsbibliothek Johann Christian Senckenberg
Datum der Freischaltung:16.02.2022
Freies Schlagwort / Tag:Bacterial structural biology; Bioenergetics; Cryoelectron microscopy; Structural biology
Jahrgang:12
Ausgabe / Heft:art. 5236
Seitenzahl:10
Erste Seite:1
Letzte Seite:10
Bemerkung:
Open Access funding enabled and organized by Projekt DEAL.
Bemerkung:
This work was supported by the Max Planck Society, the Nobel laureate Fellowship of the Max Planck Society, and the Deutsche Forschungsgemeinschaft (Cluster of Excellence Macromolecular Complexes Frankfurt), Marsden Fund, Anderson Charitable Trusts, Catalyst Fund, and Royal Society of New Zealand.
HeBIS-PPN:491746369
Institute:Physik
DDC-Klassifikation:5 Naturwissenschaften und Mathematik / 53 Physik / 530 Physik
5 Naturwissenschaften und Mathematik / 54 Chemie / 540 Chemie und zugeordnete Wissenschaften
5 Naturwissenschaften und Mathematik / 57 Biowissenschaften; Biologie / 570 Biowissenschaften; Biologie
6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 61 Medizin und Gesundheit / 610 Medizin und Gesundheit
Sammlungen:Universitätspublikationen
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