分子生物学：抗生物質結合部位の高分解能全体像

抗生物質の結合部位は、不可欠な酵素の重要なドメインに位置しており、耐性変異に関連して広く研究されてきた。しかし、こうした研究は正の選択により制限されている。このような制限を克服するために、我々は複数の多様なゲノム工学手法を用いて、大腸菌（Escherichia coli）RNAポリメラーゼ（RNAP）のリファンピシン結合部位全体を取り囲む760の単一残基変異体の集合を作成し、それらの特徴を調べた。薬剤と酵素の相互作用を遺伝学的にマッピングすることにより、変異が起こるとリファンピシンの結合が大幅に増強、または妨害されるαヘリックスが見つかった。この領域中では抗生物質の結合を延長する変異が複数見つかり、これらは致死性のDNA切断を誘導してリファンピシンを静菌薬から殺菌薬へと変換する。殺菌薬は複製依存的で、これは、リファンピシンがプロモーターで有害な転写–複製対立を引き起こし､それによって殺菌作用を発揮することを示している。我々はさらに、RNAPの反応速度を非常に速くする変異を別の結合部位で明らかにした。高速で反応を行うRNAPにより細胞ではヌクレオチドが枯渇し、多様な抗生物質への細胞感受性が変化し、低温成長菌が優位となった。また、天然のrpoB配列の多様性をマッピングすることで、RNAPの性質を変える、あるいは天然でしばしば生じる薬剤耐性を付与するなどの機能を持つリファンピシン結合部位変異を発見した。

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