Specificity and tunability of efflux pumps: a new role for the proton gradient?
Notice bibliographique
Résumé
Bacterial efflux pumps that transport antibacterial drugs out of the bacterial cells have broad specificity, commonly leading to broad spectrum resistance and limiting treatment strategies for infections. It remains unclear how efflux pumps can maintain this broad spectrum specificity to diverse drug molecules while limiting the efflux of other cytoplasmic content. We investigate the origins of this broad specificity using theoretical models informed by the experimentally determined structural and kinetic properties of efflux pumps. We develop a set of mathematical models describing operation of efflux pumps as a discrete cyclic stochastic process across a network of states characterizing pump conformations and the presence/absence of bound ligands and protons. We find that the pump specificity is determined not solely by the drug affinity to the pump–as is commonly assumed–but it is also directly affected by the periplasmic pH and the transmembrane potential. Therefore, the pump effectiveness in removing a particular drug molecule from the cell can be tuned by modifying the proton concentration gradient and the voltage drop across the membrane. Furthermore, we find that while both the proton concentration gradient across the membrane and the transmembrane potential contribute to the thermodynamic force driving the pump, their effects on the efflux enter not strictly in a combined proton motive force, but rather they have two distinguishable effects on the overall throughput. These results potentially explain the broad specificity of efflux pumps and suggest ways to overcome bacterial resistance, while highlighting unexpected effects of thermodynamic driving forces out of equilibrium.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,002 |
| Communication savante | 0,001 | 0,005 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».