根據(jù)世界衛(wèi)生組織的最新統(tǒng)計，全世界每年新發(fā)結(jié)核病病例從900萬增加至1400萬，每年死亡140-150萬人（2015年死亡180萬人）。結(jié)核?。╰uberculosis，TB）是由結(jié)核分枝桿菌( Mycobacterium tuberculosis, Mtb)引發(fā)的主要通過呼吸傳播的致死性傳染病，舊稱癆病。自上個世紀(jì)80年代末，由于對結(jié)核病防控工作的忽視、人口流動的增加、Mtb與HIV共感染，耐多藥、廣泛耐藥、甚至是完全耐藥結(jié)核病的出現(xiàn)，使結(jié)核病在全球范圍內(nèi)死灰復(fù)燃。

　　近日，中國科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院、呼吸疾病國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室結(jié)核病研究室的張?zhí)煊钫n題組發(fā)現(xiàn)Rv2783c編碼的一個雙功能酶可能是PZA的新靶標(biāo)，相關(guān)研究成果“Pyrazinoic Acid Inhibits a Bifunctional Enzyme in Mycobacterium tuberculosis”于2017年4月24日發(fā)表于美國微生物協(xié)會主辦的Antimicrobial Agents and Chemotherapy （ DOI: 10.1128/AAC.00070-17）。該論文的第一作者為廣州生物院國際留學(xué)生Moses Njire博士，第二作者為王娜博士。 

  吡嗪酰胺（Pyrazinamide，簡稱PZA）是最獨(dú)特的抗TB藥物，其自身的抗結(jié)核病活性不明顯，但是添加到一線藥物中，可以縮短療程3個月以上，明顯減低復(fù)發(fā)率。許多含有二線藥物和最近上市的新藥的療法只有與PZA聯(lián)合使用，其作用效果才明顯。因此，PZA對于治療結(jié)核病，特別是耐藥TB具有重要意義。 PZA的作用機(jī)制一直是個迷。目前明確的是PZA是個前藥，需要經(jīng)過Mtb的吡嗪酰胺酶（PZase）的催化才能成為有活性的藥物吡嗪酰酸（pyrazinoic acid，POA），可是其靶撲朔迷離。直到2011年發(fā)表在Science一篇文章才發(fā)現(xiàn)核糖體蛋白RpsA可能是PZA的作用靶標(biāo)，提出POA是通過抑制反式翻譯來促進(jìn)殺滅Mtb，特別是處于持留（persistence）狀態(tài)Mtb的。持留是一種致病菌普遍存在的現(xiàn)象，即在治療過程中，細(xì)菌表型耐藥，很難被清除，但是并未發(fā)生基因突變。抗生素解除后，這些菌重新長起來后對同樣的抗生素仍然敏感。 

　　研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，過表達(dá)突變的Rv2783c基因可以導(dǎo)致Mtb對PZA耐藥；POA可以與Rv2783蛋白結(jié)合，但是PZA不與之結(jié)合，同時POA也不與Rv2783蛋白結(jié)合；首次證實(shí)了基因Rv2783c編碼的Rv2783蛋白具有聚核苷酸磷酸化酶(PNPase)功能和鳥苷五磷酸合成酶(GPS I) 活性（如圖所示）。在研究PNPase功能時，研究組開創(chuàng)性地探索新的分析方法并取得成功。其結(jié)果顯示，Rv2783蛋白具有不依賴模板而合成ssDNA和RNA的功能，同時具有降解ssDNA和RNA的功能。GPS I功能主要負(fù)責(zé)水解而非合成(p)ppGpp。POA可以干擾這些功能而PZA本身并不干擾這些功能。這些功能是Mtb存活，特別是在逆境存活的重要生理保障。POA干擾DNA修復(fù)，或者干擾各種RNA的穩(wěn)定性，甚至是合成錯誤的RNA進(jìn)而合成突變的蛋白可能很好解釋“持留(persistence)”現(xiàn)象，即群體中只有小部細(xì)菌因?yàn)楫a(chǎn)生了突變的蛋白從而表型耐藥（對藥物耐受），但是它們的基因組并未發(fā)生改變。另外，Rv2783也可能是通過抑制結(jié)核菌水解(p)ppGpp從而阻止結(jié)核菌從逆境中恢復(fù)過來而殺死處于持留狀態(tài)的結(jié)核菌。也我們的研究結(jié)果顯示該蛋白很可能是PZA的新靶標(biāo)。 

　　本研究有助于揭示持留菌(特別是持留Mtb)形成機(jī)制，為研發(fā)新型抗TB藥物及新療法提供理論基礎(chǔ)。同時，可能為診斷PZA的敏感性提供新分子標(biāo)記，也可能為研制更好的PZA敏感性檢測技術(shù)提供有益啟示。該研究受到了國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院項(xiàng)目、UCAS獎學(xué)金、CAS-TWAS獎學(xué)金、廣州市科技計劃項(xiàng)目以及呼吸疾病國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目的支持。

　　廣州生物院發(fā)現(xiàn)抗結(jié)核一線藥物吡嗪酰胺的新靶標(biāo)