以异柠檬酸裂解酶为靶点筛选抗持留结核分枝杆菌药物

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1、以异柠檬酸裂解酶为靶点筛选抗持留结核分枝杆菌药物【摘要】进入21世纪，结核病仍然是临床上发病率和死亡率最高的传染病之一。目前，结核分枝杆菌(Mycobacteriumtuberculosis)的多重耐药，以及在抗结核药物作用过程中结核分枝杆菌的持留状态，已成为全世界结核病控制工作的主要障碍。异柠檬酸裂解酶(isocitratelyase，ICL)是乙醛酸循环途径中的关键限速酶之一，决定了结核分枝杆菌的持留性。在文中我们将描述异柠檬酸裂解酶的基本性质及结构特征，希望能通过对ICL抑制剂作用区域的了解来推动抗持

2、留结核分枝杆菌药物的研究。【关键词】异柠檬酸裂解酶；结核分枝杆菌；持留状态ABSTRACTGettingintothe21stcentury,tuberculosisremainsaleadingcauseofmortalityainobstaclestotheglobalcontrolofthediseaseareemergingmulti-drugresistantstrainsofMycobacteriumtuberculosisandtherecalcitranceofpersistentinfec

3、tionstotreatmentitingenzymeintheglyoxylatebypass,anditisneededforpersistentMycobacteriumtuberculosistogetenergy.Consequently,isocitratelyaseisanattractivetargetsforthedevelopmentofnetuberculosis;Persistentinfections结核分枝杆菌的持留状态是治疗结核病的瓶颈之一。处于持留状态的结核分枝杆菌，其生长速

4、度极为缓慢甚至不生长，以此来躲避抗结核药物的攻击。人体的免疫系统及现有的抗结核药物可以迅速杀死处于生长状态的结核分枝杆菌，但对于处在非生长状态的持留结核分枝杆菌却无能为力。一旦患者的免疫力下降或停止用药，持留结核分枝杆菌将大量生长繁殖，重新处于活跃的致病状态［1，2］。这是全球防治结核病工作的主要障碍之一。因此，我们迫切需要研发出新型的抗结核药物，特别是对持留状态的结核分枝杆菌有杀灭作用的药物。此类药物的研制对缩短结核病的治疗时间，降低耐多药结核病的发生，减少结核病的复发和患者的再感染几率有着极为重要的意义

5、。近年来，研究学者在结核分枝杆菌的持留性发生和保持机制方面取得了一些进展，这些研究成果将对新型结核药物的研发有重要的推动作用。1持留结核分枝杆菌在巨噬细胞中存活不同于其他通过逃避吞噬而致病的细菌，结核分枝杆菌能通过多种机制，利用宿主细胞表面的多个受体(包括甘露糖受体、补体受体、和Fc受体)进入巨噬细胞，并在巨噬细胞内存活。研究显示，宿主细胞表面的甘露糖受体能选择性的结合结核分枝杆菌H37Rv毒株，并且该受体的表达能被γ干扰素下调，因此在结核分枝杆菌感染早期的摄入中可能发挥重要作用［3］。巨噬细胞可以产生具有

6、抗微生物活性的活性氧或活性氮，抵抗巨噬细胞的杀伤是结核分枝杆菌毒力的关键［4］。结核分枝杆菌有两种编码超氧化物歧化酶蛋白的基因sodA和sodC。sodA编码锰、铁超氧化物歧化酶，它是结核分枝杆菌大量分泌的胞外蛋白之一。sodC编码铜、锌超氧化物歧化酶，其分泌量较少。超氧化物歧化酶(SOD)的功能是将O2-转变成分子氧和过氧化氢，消除O2-的毒性作用，并且可以通过其他反应防止大量过氧化氢的产生。SodA和SodC蛋白能帮助结核分枝杆菌防止超氧化物的毒性作用以及抵抗活性巨噬细胞呼吸暴发产生的氧化物的杀伤［5］

7、。Jun等观察到结核分枝杆菌的Eis(enhancedintracellularsurvival)基因可以增强结核分枝杆菌在巨噬细胞内的存活能力。当EIs基因受到损伤后，结核分枝杆菌在巨噬细胞中的细胞内生存能力大大降低，同时发现eis基因只出现于致病性的分枝杆菌或是实验室中产生的工程菌，而不存在于其他为数众多的非致病分枝杆菌［6］。2异柠檬酸裂解酶与结核分枝杆菌在巨噬细胞内持续存活的关系乙醛酸支路是除脊椎动物外，在原核生物、低等真核生物和植物中广泛存在的代谢支路，由异柠檬酸裂解酶(isocitratelya

8、se，ICL)和苹果酸合成酶(malatesynthase，MAS)介导［7］。ICL裂解异柠檬酸生成琥珀酸和乙醛酸(图1)，琥珀酸可构建细胞的糖和其他细胞成分，ICL是乙醛酸支路的关键酶［8］。当培养基的碳源受到限制和在乏氧或缺氧的条件下，结核分枝杆菌表达异柠檬酸裂解酶，乙醛酸支路启动［9］。Mckinney的研究表明，ICL对持留结核分枝杆菌在巨噬细胞内的持续存活是至关重要的。敲除异柠檬酸裂解酶编码基因icl