結(jié)核分枝桿菌疫苗候選物蛋白UgpB結(jié)構(gòu)與功能研究.pdf

1、結(jié)核病仍是目前威脅人類健康的重大傳染病之一，而TB/HIV雙重感染和結(jié)核耐藥菌株的出現(xiàn)，使得全球范圍內(nèi)結(jié)核病防控工作更加困難。卡介苗BCG是當(dāng)前唯一的結(jié)核疫苗，但僅對新生兒效果良好。目前結(jié)核病標(biāo)準(zhǔn)療程需要3到4種藥混合使用，治療周期長達(dá)6個月，治療過程中患者依從度較差。同時，抗藥結(jié)核患者數(shù)量持續(xù)增加，甚至已有完全抗藥結(jié)核病例報道。因此，亟待新的抗結(jié)核藥物和疫苗來控制結(jié)核病的全球肆虐。針對結(jié)核分枝桿菌蛋白質(zhì)組中藥物靶點(diǎn)蛋白和疫苗候選物的三

2、維結(jié)構(gòu)研究將推動新型抗結(jié)核藥物的發(fā)現(xiàn)與開發(fā)，以及促進(jìn)抗結(jié)核藥理學(xué)和生物學(xué)行為背后的生化機(jī)制描述。
　　ABC轉(zhuǎn)運(yùn)體超家族是膜整合蛋白，大部分家族成員是耦合ATP水解能量來跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)溶質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白。根據(jù)溶質(zhì)運(yùn)輸方向，分為內(nèi)向轉(zhuǎn)運(yùn)體和外向轉(zhuǎn)運(yùn)體。原核生物內(nèi)向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白介導(dǎo)了細(xì)胞生存和生長相關(guān)營養(yǎng)物質(zhì)的跨膜攝取。目前結(jié)核分枝桿菌在人宿主體內(nèi)的關(guān)鍵營養(yǎng)物質(zhì)和相應(yīng)的轉(zhuǎn)運(yùn)體仍未知。UgpABCE是結(jié)核分枝桿菌中5個可辨別碳水化合物輸入轉(zhuǎn)運(yùn)體之一，

3、基因組分析認(rèn)為它是sn-G3P轉(zhuǎn)運(yùn)體。相關(guān)研究表明其周質(zhì)結(jié)合蛋白UgpB對于結(jié)核分枝桿菌體外最優(yōu)生長非常關(guān)鍵，也被認(rèn)為是一個潛在的抗結(jié)核疫苗候選物。
　　本研究中，我們解析了結(jié)核分枝桿菌UgpB的三維高分辨率結(jié)構(gòu)(1.5(A))，并基于結(jié)構(gòu)進(jìn)行了相關(guān)生化實(shí)驗(yàn)分析。有趣的是，ITC實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，結(jié)核UgpB并不結(jié)合sn-G3P，而是結(jié)合GPC，暗示了GPC是結(jié)核分枝桿菌在宿主體內(nèi)利用的磷源和碳源之一。結(jié)構(gòu)比對分析表明，大腸桿菌Ugp

4、B中對于底物G3P結(jié)合至關(guān)重要的Trp169在結(jié)核UgpB中被Leu205代替。此外，大腸UgpB中其它一些與G3P相互作用的氨基酸殘基在結(jié)核UgpB中也不保守。因此結(jié)核UgpB喪失了對G3P的親和力。針對Leu205的突變實(shí)驗(yàn)也證實(shí)了它對于UgpB底物結(jié)合的重要性。ITC實(shí)驗(yàn)還表明，G2P和麥芽糖不是結(jié)核UgpB結(jié)合的底物。本課題研究不僅有助于理解結(jié)核分枝桿菌在宿主體內(nèi)對碳源和磷源的利用，也將為抗結(jié)核藥物或疫苗的開發(fā)提供結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，進(jìn)而