《磷脂酰肌醇甘露糖苷酰基转移酶PatA是结核分枝杆菌体内和体外生长所必不可少的》

  • 来源专题:结核病防治
  • 编译者: 蒋君
  • 发布时间:2021-04-08
  • 结核分枝杆菌由一种不寻常的细胞膜组成,它由独特的脂类和聚糖控制,对亲水性药物具有渗透性屏障,是其生存和毒性的关键。磷脂酰肌醇甘露糖苷(PIMs)是一种糖脂,不仅是细胞膜的关键结构成分,而且是脂甘露聚糖(LM)和脂阿拉伯甘露聚糖(LAM)的前体糖脂,是与宿主-病原体相互作用有关的重要脂聚糖。研究人员重点研究PatA,一种膜相关酰基转移酶,它将棕榈酰基部分从棕榈酰辅酶A转移到甘露糖环的6位,该位置与PIM1/PIM2中肌醇的2位相连。研究人员验证了PatA在体内和体外对结核分枝杆菌的作用,构建了一个patA条件突变株,并证明patA在批培养中具有杀菌作用。这种表型与分枝杆菌内膜的重要结构成分Ac1PIM2水平显著降低有关。在巨噬细胞感染和小鼠感染模型中也证实了PatA对生存能力的要求,其中在PatA基因沉默后观察到存活细胞数显著减少。这让人想起PimA的行为,它是启动PIM途径的甘露糖基转移酶,也被发现是结核分枝杆菌在体内和体外生长所必需的。总之,实验数据强调了PIM生物合成途径的早期步骤对结核分枝杆菌生理学的重要性,并揭示了PatA是针对这一主要人类病原体的药物发现计划的新靶点。

    结核病(TB)是单一传染源导致死亡的主要原因。结核分枝杆菌菌株中耐药性的出现,强调需要确定新的靶点和抗菌药物。分枝杆菌的细胞膜是导致这种耐药性的主要因素。研究人员重点研究了PIMs的生物合成、关键毒力因子和细胞膜的重要组成部分。具体来说,研究人员已经确定PatA,在结核分枝杆菌中是必需的。这些结果强调了PIM生物合成途径早期步骤对分枝杆菌生理学的重要性以及PatA作为潜在新药靶点的适用性。

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    • 中新网天津10月26日电 (记者 张道正)饶子和院士团队科研成果发布会26日在南开大学举行。记者从会上获悉,饶子和院士团队联合国内外多家科研机构开展的一项研究,近日破解了结核分支杆菌能量代谢的奥秘,为抗击耐药结核的新药研发奠定了重要基础。 该成果论文以研究长文的形式在线发表于国际顶级学术期刊《科学》(Science)上。 当前结核病已发展为全球头号感染性疾病,几十年来异烟肼、利福平等药物组合的长期使用,衍生出日渐严重的菌株耐药问题,耐多药结核甚至极端耐药结核已经成为结核病治疗领域最大的挑战之一。而近年研究表明,靶向能量代谢系统能够显著地克服现有药物的耐药问题,其作为治疗耐药结核病的新型药物靶向系统,日渐受到瞩目。 饶子和院士团队的这项工作基于分枝杆菌能量代谢系统呼吸链超级复合物的高分辨率冷冻电镜结构,揭示了生命体内一种新的醌氧化与氧还原相偶联的电子传递机制。同时,也是首次通过结构生物学的研究,发现超氧化物歧化酶直接参与呼吸链系统氧化还原酶超级复合物的组装,并协同工作的现象。 研究团队王权博士和李俊副研究员介绍,这个发现为进一步认识结核分枝杆菌与宿主的相互作用带来了新的启示。 “我们研究的这个复合物是个药物靶标,当前正处于临床II期的药物分子正是通过抑制该复合物天然底物的结合,阻断结核杆菌有氧呼吸途径,进而发挥药理作用的。”饶子和院士说。这项工作对于进一步优化该药物及开发类似甚至更为有效的新药都将起到推动作用。 据了解,饶子和院士团队长期致力于中国新发再发传染性疾病病原体相关蛋白质的结构与功能研究,以及创新药物的研发。本研究是继年初疱疹病毒的组装机制后,该研究团队今年在《科学》(Science)上发表的第二篇长文。本论文的共同第一作者为南开大学在读博士生贡红日、许傲和上海科技大学免疫化学研究所李俊副研究员;中国科学院生物物理研究所王权博士、孙飞研究员和饶子和院士为共同通讯作者。(完)