多粘菌素是治疗由多重耐药病原菌引起严重感染的最后一道防线,然而,近些年来,多粘菌素耐药的问题日益严重,已经对全球公众的卫生安全造成了巨大的挑战。本课题主要研究MCR-4耐多粘菌素的机制,弥补了MCR-4在MCR家族理论的空白,并且为未来药物设计的靶点和相应政策的制定提供理论依据。主要研究结果如下:(1)mcr-4基因编码一个磷酸乙醇胺转移酶,生物信息学分析发现其N端含有一个跨膜结构域,C端含有一个催化结构域,同源蛋白多序列比对以及点突变鉴定出12个保守氨基酸。(2)薄层层析色谱(TLC)和液质联用质谱(LC-MS)结果证明MCR-4蛋白可以体外切割荧光底物NBD-甘油-3-PEA上的磷酸乙醇胺分子。基质辅助激光解析串联飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)结果证实MCR-4蛋白可以体内修饰lipid A上的磷酸基团。通过在lipid A的磷酸基团上面添加一个磷酸乙醇胺分子,从而减少细菌细胞外膜所携带的净负电荷,产生多粘菌素耐药。(3)激光共聚焦扫描显微镜(CLSM)和流式细胞术(FCM)结果表明:在相同多粘菌素E浓度处理时,MCR-4蛋白可以减轻大肠杆菌产生的ROS。(4)进化分析发现MCR-4与MCR-1/3形成不同的进化分枝,同时跨膜区域互换试验表明MCR-4与MCR-1/3功能上无法互换。并且发现MCR-4是通过希瓦氏菌中的MCR-4.3逐渐突变产生功能。