异烟肼(INH)是抗结核治疗的基石。结核分枝杆菌复杂细菌是唯一对临床相关浓度的INH敏感的分枝杆菌。所有其他分枝杆菌,包括海洋分枝杆菌和副结核分枝杆菌(MAP),均具有耐药性。 INH需要被细菌KatG激活以抑制分枝杆菌的生长,研究人员测试了Mtb KatG和其他分枝杆菌之间的差异在INH敏感性中的作用。
研究人员将牛分枝杆菌katG克隆到了海洋分枝杆菌和MAP中,并测量了INH的最小抑菌浓度(MIC)。重组表达了这些分枝杆菌的KatG,并测试了它们与INH的体外结合和激活。
从牛分枝杆菌中将katG引入到海洋分枝杆菌和MAP中,使其对INH的敏感性提高了20-30倍。对整个属不同katG序列进行分析后发现,KatG进化与RNA聚合酶定义的分枝杆菌进化不同。牛分枝杆菌和NTM的KatG蛋白的生物物理和生化测试显示,它们与INH的亲和力较低,并且在NTM中将INH转化为活性形式的酶解能力大大降低。
海洋分枝杆菌和MAP的KatG在INH活化中的作用明显低于Mtb,说明了它们相对于INH不敏感。这些数据表明,Mtb复合KatG与NTM的KatG是不同的,因此在抵抗宿主防御和INH抵抗之间存在相互关系。研究KatG具有功能活性但不激活INH的细菌,可能有助于理解Mtb INH耐药机制,并提出克服这些机制的途径。