結核桿菌RNA降解酶GpsI介導吡嗪醯胺耐藥的分子機制

《結核桿菌RNA降解酶GpsI介導吡嗪醯胺耐藥的分子機制》是依託上海交通大學，由何磊擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：結核桿菌RNA降解酶GpsI介導吡嗪醯胺耐藥的分子機制
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：何磊
• 依託單位：上海交通大學

項目摘要

結核分枝桿菌對一線藥物吡嗪醯胺（PZA）耐藥機制是目前研究熱點。申請人前期發現PZA耐藥臨床結核菌株中存在mRNA降解酶GpsI（K702Q）突變，且該突變導致細菌特異性耐受PZA。結構分析發現K702Q位於S1-like功能域中，推測POA（PZA體內活性形式）通過競爭GpsI該功能域與反式翻譯核心分子tmRNA結合而殺菌，K702Q突變導致POA結合GpsI能力減弱，引起PZA耐受。為詳盡闡明以上假設，本項目擬採用應激表達量檢測和凝膠遷移滯後實驗明確GpsI通過S1-like功能域與tmRNA結合參與反式翻譯；利用酶活抑制實驗證明POA競爭該功能域，GpsI K702Q突變影響POA結合GpsI能力等；動物體內模型進一步明確該突變對結核菌存活及抵抗PZA能力的影響，最終明確GpsI在結核菌耐受PZA中具體分子機制。本研究成果將為尋找抗結核藥物新靶標及建立耐藥結核感染的治療方法奠定基礎。

結題摘要

吡嗪醯胺（PZA）是抗結核治療的重要一線藥物之一，其優勢尤其在於縮短結核治療療程。PZA作用機制是非常複雜的，其在體內的活性形式POA在結核桿菌內有多個耐藥靶標（RpsA、PanD和CLPC1等）。最近的研究發現結核桿菌GpsI（Rv2783c）雙功能核酸降解酶是POA的新靶標，然而POA是如何作用於Rv2783的具體機制尚不清楚。我們研究發現一個新的PZA耐藥位點Rv2783cA2104C，突變基因的表達會增加PZA在臨床菌株中的耐藥性。並且，酶活實驗證明相應的Rv2783K702Q突變蛋白的降解酶活性會被POA顯著抑制，而野生型Rv2783蛋白的酶活沒有改變。另外，凝膠遷移實驗證實POA會和tmRNA競爭性結合Rv2783蛋白，而無法結合Rv2783K702Q突變蛋白。因此我們的研究闡明結核分枝桿菌Rv2783雙功能酶結合tmRNA，參與反式翻譯的功能，進一步補充和完善結核分枝桿菌對PZA耐受的分子機制，為耐藥結核分枝桿菌在PZA藥物治療中的耐藥調節通路提供新的實驗依據。