结核分枝杆菌对异烟肼耐药的分子机制

抗结核一线药物异烟肼是应用最广泛的抗结核药物之一,自1952年应用于临床以来,异烟肼就成了治疗结核和潜在感染的基础药物.有报道,我国异烟肼耐药已排在首位.结核分枝杆菌对异烟肼耐药的分子机制十分复杂,涉及katG、inhA、kasA、ndh、axyR等多种基因,本研究仅就此方面的研究作一综述.     

结核分枝杆菌感染人源树突状细胞的蛋白质表达谱

在结核分枝杆菌(Mycobacteriumtuberculosis,MTB)的感染中,树突状细胞(Dendriticcells ,DCs)的应答反应是机体起始免疫应答的关键。因此,利用双向电泳技术(Two_dimensionalelectrophoresis,2_DE)对人源树突状细胞受结核分枝杆菌H37RvATCC 2 72 94菌株感染前后的全细胞蛋白表达图谱进行差异比较和分析,发现其中产生差异的有4 5个蛋白质斑点,利用基质辅助激光解析电离串联飞行时间质谱技术对其中4个表达明显上调的蛋白质斑点进行分析鉴定,获得4个明确的肽指纹图谱,通过在数据库中检索分析,确定这4个蛋白质分别为人亚砷酸诱导ATP酶I(HumanArsenite_stimulatedATPase ,hASNA_I) ,膜联蛋白IV(AnnexinIV) ,γ_肌动蛋白(γ_actin) ,热休克蛋白2 7(Heatshockprotein2 7,HSP2 7)。上述发现有助于了解结核分枝杆菌入侵早期导致的树突状细胞蛋白质组表达变化,为深入研究结核分枝杆菌 宿主相互作用提供了探索方向     

结核分枝杆菌入侵诱导的人巨噬细胞全局性基因表达变化

利用含有12800个基因全长或部分序列的基因芯片研究结核分枝杆菌无毒株入侵导致的人巨噬细胞U937全基因组在转录水平的表达谱变化. 结果表明其中473个基因(3.7%)差异表达, 表达上调的基因25个(5.3%), 上调超过3倍的包括丝氨酸/苏氨酸蛋白质激酶, 可溶性结合半乳糖苷的凝集素, 蛋白质酪氨酸磷酸酶delta, DDR受体酪氨酸激酶等的编码基因, 其余基因(94.7%)表达下调. 表达下调的基因中, 表达仅为原来1/3以下的25个, 其中syndecan 结合蛋白的表达下调12.5倍. 芯片研究结果与结核分枝杆菌一般抑制宿主细胞免疫应答的趋势相符. 这473个基因中的376个基因在GenBank中有记录, 另外97个是新基因. 生物信息学分析提示差异表达基因编码产物与细胞内信号传导、细胞因子反应、细胞骨架重建、细胞凋亡、铁代谢、电子传递、线粒体功能和离子通道等有关. 这些差异表达基因中, 有17个是文献报道过的, 而且都印证了本文的结果. RT-PCR和Northern杂交实验确证了表达谱芯片研究结果. 通过DNA芯片研究全局表达谱变化, 揭示了细菌入侵早期导致的巨噬细胞表达变化, 为深入研究结核分枝杆菌-宿主相互作用提供了基础数据和探索方向.     

利用双向电泳技术研究异烟肼耐药MTB感染U937引致的差异表达蛋白

利用双向电泳技术对结核分枝杆菌（MTB）异烟肼（INH）耐药株和敏感株感染人源巨 噬细胞（U937）后的全细胞蛋白表达图谱进行差异比较和分析,发现其中产生差异的有86个蛋白质斑点.利用基质辅助激光解吸/电离飞行时间质谱技术对其中8个差异表达蛋白质斑点进行分析鉴定,获得8个明确的肽质量指纹图谱.通过在蛋白质数据库中进行检索分析,确定这8个蛋白质中的2个为在INH耐药株感染的U937中差异表达的干细胞生长因子和主要组织相容性复合物Ⅰ类抗原,6个为在敏感株感染的U937中差异表达的微管蛋白β4、信号转导和转录激活子3、延长因子-2激酶、环指蛋白29、锌指蛋白193和SNARE Vti1a-β蛋白.实验结果显示,INH耐药株和敏感株感染后的U937表达蛋白有差异,这有助于分析解释临床中观察到的受INH耐药株感染的病例出现毒力下降、致病性下降、传染性降低以及潜伏期延长的现象.结果为针对INH耐药株进行的新疫苗的设计提供了探索方向.     

相对定量分析异烟肼、链霉素单耐药与多耐药结核分枝杆菌临床分离株的蛋白质组差异

【目的】探讨异烟肼(isoniazid,INH)、链霉素(streptomycin,SM)单耐药结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis,MTB)与INH/SM多耐药MTB蛋白质组差异。【方法】应用i TRAQ结合Nano LC-MS/MS定量蛋白质组学技术,分析临床分离INH、SM或INH/SM耐药MTB与H37Rv标准株间均表达差异蛋白;并以INH/SM耐药MTB与H37Rv比值为对照,相对定量分析单耐药与多耐药MTB蛋白表达差异倍数;运用DAVID 6.7分析差异蛋白生物功能;STITCH 5.0分析差异蛋白与INH和SM相互作用。【结果】与H37Rv标准株比较,58个蛋白在INH、SM耐药与INH/SM耐药MTB间均有表达差异,共同差异蛋白生物功能主要为氧化还原酶活性和转移酶活性;主要参与丙酸代谢信号通路。共同差异蛋白中,与INH/SM耐药MTB比较,Rv2986c和Rv1908c在INH、SM耐药MTB均表达上调1.25倍;Rv3133c和Rv0577则均表达下调0.7倍;生物信息学预测发现以上4种蛋白可直接或间接与INH、SM进行相互作用。【结论】INH、SM单耐药和INH/SM多耐药MTB蛋白表达谱有较大差异,蛋白Rv2986c、Rv1908c、Rv3133c和Rv0577表达水平及相互作用可能与INH和SM耐药有关。     

结核分枝杆菌感染对人巨噬细胞离子通道及其调控元件转录表达的影响

为研究人巨噬细胞的离子通道及其调控元件是否参与了抗结核分枝杆菌感染免疫,利用表达谱芯片技术研究细菌感染后主巨噬细胞基因的表达情况,在全局表达谱分析的基础上,重点分析了离子通道及其调控元件的表达,并比较无毒株和临床分离有毒株在诱导离子通道及其调控元件表达方面的差异。结果表明,细菌感染影响离子通道及其调控元件基因的表达,涉及的离子通道包括钾通道、钠通道、氯通道、钙通道,差异表达的调控元件包括G蛋白、G蛋白偶联受体、蛋白质激酶和磷酸化酶;临床株感染影响的离子通道及其调控元件较无毒株广泛和丰富。这些观察结果提示,离子通道及其调控元件参与了宿主细胞对感染细菌的免疫应答,有关离子通道及其调控元件在抗结核免疫中的作用有待进一步研究。芯片研究的结果为将来的研究提供了线索。     

结核分枝杆菌耐异烟肼的分子机制

结核分枝杆菌对抗结核化疗药物异烟肼的耐药机制较为复杂,其中katG和inhA基因是主要的耐药基因,katG的丢或突变导致其编码的过氧化氧－过氧化物酶活性丧失或下降,而inhA基因突变减弱了异烟肼对分枝菌酸生物合成的抑制作用。此外,kasA和ahpC基因也与异烟肼的耐药有关,本文对近年来异烟肼耐药基因katG、inhA,kasA和oxyR-ahpC的进展作一综述。     

结核分枝杆菌感染诱导的人巨噬细胞细胞因子及其调控基因的差异表达谱

研究人巨噬细胞细胞因子在抗结核分枝杆菌感染免疫中的作用。利用表达谱芯片技术研究细菌感染后,宿主巨噬细胞基因表达情况,在全局表达谱分析基础上,重点分析细胞因子及相关基因的表达,并比较无毒株和临床分离有毒株在诱导细胞因子及其调控基因表达方面的差异。结果显示细菌感染影响较多细胞因子及其调控基因的表达,如IFN、TNF、TGF、IL系列及其受体、NFkappa B和TLR受体等;首次报道IL19参与了抗结核分枝杆菌感染免疫。被临床株感染影响的细胞因子较无毒株广泛和丰富。细胞因子及相关基因参与了宿主细胞对感染细菌的免疫应答,有关细胞因子及相关基因在抗结核免疫中的作用有待进一步研究。     

结核分枝杆菌逃避巨噬细胞杀伤的机制

结核分枝杆菌（结核杆菌）是一种胞内病原菌,活菌的分泌蛋白起主要的免疫保护作用,激活宿主Ｔ细胞介导的细胞免疫。侵入机体的病原体即可被巨噬细胞吞噬和消灭,也可在巨噬细胞内存活、繁殖,通过受体介导的内吞途径,阻止吞噬溶酶体的形成以及抗活性氧、活性氮的杀伤等途径逃避杀伤机制。     

结核分枝杆菌与巨噬细胞相互作用的研究进展

结核分枝杆菌（Mycobacterium tuberculosis,MTB）是一种典型的胞内致病菌,巨噬细胞是MTB在体内的主要宿主细胞。巨噬细胞具有强大的吞噬功能,在机体固有免疫和适应性免疫中均发挥着重要作用,可有效保护宿主免受结核分枝杆菌的感染。MTB在与宿主巨噬细胞的长期相互作用过程中,逐渐形成多种逃避杀灭的有效策略,得以在宿主体内存活并增殖。该文从巨噬细胞抗MTB感染及MTB逃避巨噬细胞杀灭两个方面综述国内外的研究进展。     

结核分枝杆菌PhoP系统研究进展

Pho P与Pho R组成的Pho PR是结核分枝杆菌重要的双组分调节系统。Pho P作为应答调节子调节基因的表达,这些基因参与细胞壁脂质合成,并对结核分枝杆菌毒力有重要调控作用。本文综述了Pho P的结构、性质以及相关的结核分枝杆菌疫苗研发情况,并提出了未来可能的研究趋势。     

结核分枝杆菌抗原蛋白的研究及其应用新进展

结核病(tuberculosis, TB)是由结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis, MTB)感染引起的慢性传染病,是仅次于正在暴发的新型冠状病毒肺炎(COVID-19)的第二大单一感染致死病因。COVID-19的大流行对TB的诊断及治疗造成了破坏性的影响,全球实现终结TB目标的进展偏离了轨道。因此,早诊断、早治疗依然是防控TB蔓延的关键。TB精准诊断一直受MTB抗原特异性、检测技术特异性和灵敏度的影响,因此亟需挖掘高特异性新抗原、开发新检测技术。随着蛋白质基因组学(proteogenomics)和质谱技术的快速发展,从临床体液、组织样本中高效、精准靶向检测MTB特异性已知、甚至新抗原的表达,以及监测治疗过程中的抗原表达量的动态变化,是TB诊断及治疗的发展趋势。在MTB标准菌株H37Rv的4 008个注释基因中(NC＿000 962.3, NCBI),国内外报道的已注释抗原虽有140多个,但仅有极少的抗原应用于TB的筛查及辅助诊断,离世界卫生组织(World Health Organization, WHO)的诊断标准尚远。本文通过对MTB已报道抗原以及基...     

结核分枝杆菌Rv0081基因编码蛋白的生物信息学分析

运用生物信息学分析软件预测结核分枝杆菌（Mycobacterium tuberculosis, Mtb）Rv0081蛋白的生物学特征及筛选潜在的优势抗原表位。 从NCBI数据库获取Mtb Rv0081蛋白的氨基酸序列，利用生物信息学分析软件ProtParam、ProtScale及TMPRED分析Rv0081蛋白的理化性质及亲疏水性；TMHMM、SignalP-5.0 Server预测蛋白的跨膜区及信号肽；NetNGlyc-1.0 Server、NetPhos 3.1 Server分别预测蛋白的糖基化位点及磷酸化位点；STRING预测能与Rv0081相互作用的蛋白；分别运用SOPMA、SWISS-MODEL预测蛋白的二、三级结构；综合运用softberry、WoLF PSORT预测蛋白的亚细胞定位；运用DNAStar预测蛋白的B细胞抗原表位；综合运用SYFPEITHI、NetCTL 1.2 Server、Net MHC pan 4.1 server预测蛋白的CTL细胞抗原表位；综合运用SYFPEITHI、Net MHCII pan 4.0 server预测蛋白的Th细胞抗原表位。 结果表明，Rv0081蛋白由114个氨基酸组成，相对分子质量为12 356.32，亚细胞定位于细胞质中，为稳定的疏水性蛋白，无跨膜区和信号肽，含有1个糖基化位点及9个磷酸化位点；二级结构主要由α-螺旋和无规则卷曲构成，结构较松散；与hycE、hycP、Rv0088、Rv0083、hycD、hycQ、Rv0082、devR、Rv0080及Rv0079蛋白存在相互作用关系；综合分析各软件预测结果筛选出6个优势B细胞抗原表位、6个优势CTL细胞抗原表位及7个优势Th细胞抗原表位。Mtb Rv0081蛋白具有较多潜在的候选B、T细胞抗原表位，可作为研发新型结核疫苗的候选抗原。     

结核分枝杆菌Rv2626c诱导的细胞免疫应答特性

全球有近1/4的人感染结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis,M.tb)并长期处于潜伏感染状态。Rv2626c是结核分枝杆菌受DosR调控的重要潜伏感染相关蛋白。本研究对Rv2626c蛋白进行了原核表达和纯化,并以RAW264.7细胞和小鼠为感染模型,对其免疫生物学特性进行了分析。SDS-PAGE及Western blotting鉴定结果表明,Rv2626c-His融合蛋白主要以可溶形式表达,能与兔抗H37Rv多抗血清发生特异性免疫反应。此外,本研究发现Rv2626c蛋白能结合到巨噬细胞RAW 264.7表面并上调细胞NO的生成;显著诱导促炎细胞因子IFN-γ、TNF-α、IL-6和MCP-1的产生;并能诱导小鼠产生更强的Th1免疫应答。上述研究有利于揭示结核分枝杆菌的致病机制,为新型结核病疫苗的研制奠定了理论基础。     

用小鼠模型分析可溶性表达结核分枝杆菌Ag85A的免疫原性

【目的】可溶性表达结核分枝杆菌Ag85A蛋白,并评价其免疫原性。【方法】利用冷休克表达质粒和含有伴侣质粒的大肠杆菌对Ag85A蛋白进行可溶性原核表达,并进行纯化与鉴定,通过C57BL/6小鼠模型对Ag85A蛋白的免疫原性,包括诱导机体特异性体液免疫应答和细胞免疫应答水平进行分析。【结果】重组菌诱导后裂解上清中检测到可溶性Ag85A蛋白的表达,经过亲和层析纯化收获了纯度在90%以上的Ag85A蛋白,Western blot鉴定显示其具有较好的免疫反应性。Ag85A蛋白免疫小鼠后,血清中可以检测到高水平的Ig G抗体效价,其中Ig G2b水平要高于Ig G1。通过特异性多肽、蛋白刺激脾脏和腹股沟淋巴结细胞可分泌高水平的IFN-γ、TNF-α等Th1型细胞因子。【结论】实现了Ag85A蛋白的可溶性表达,免疫特性评价显示Ag85A蛋白可诱导机体产生强烈的特异性体液免疫应答及Th1型的细胞免疫应答,从而为其进一步免疫学功能的研究奠定了重要基础。     

结核分枝杆菌ESX-1分泌蛋白EspB结构和功能分析

结核分枝杆菌作为肺结核病的病原菌,在人类中致死率远高于其他病原菌.结核分枝杆菌具有特殊的疏水性细胞壁结构,这种致密的细胞壁结构帮助结核分枝杆菌抵御外界环境压力和来自宿主细胞的毒素.同时,它利用特殊的分泌系统将体内的毒力蛋白输出体外,ESX-1分泌系统就是其中之一.结核分枝杆菌ESX-1系统在结核分枝杆菌进入宿主细胞吞噬小体、逃逸至细胞质以及杀死吞噬细胞这些过程中发挥重要作用.研究表明,在结核分枝杆菌内膜上存在一个由多亚基组成、旨在帮助结核分枝杆菌向外输送分泌蛋白的分泌装置.在这个分泌装置的帮助下,结核分枝杆菌重要的毒力蛋白ESAT-6跨内膜向外分泌,EspB也通过这个内膜上的分泌装置被转运至胞外.EspB存在于静置培养的结核分枝杆菌的胶囊层中,也可在振荡培养的结核分枝杆菌的培养液中被检测.通过X射线晶体衍射分析,我们解析了EspB的晶体结构,相比于其他同源结构,发现了EspB的不同构象,即EspB单体能够自组装成为七聚体的规则结构,联系其与毒力因子ESAT-6具有共分泌的特点,七聚体构象的发现为解释EspB在结核分枝杆菌向外分泌蛋白的过程中发挥的作用提供线索,即EspB具有锚定在结核分枝杆菌胶囊层中,作为运输ESAT-6的孔道而存在的可能.     

结核分枝杆菌Rv3194c蛋白的亚细胞定位

【目的】Rv3194c基因编码的是结核分枝杆菌的PDZ信号蛋白,本研究探讨该蛋白的亚细胞定位,为其细胞结合蛋白的筛选奠定基础。【方法】从H37Rv基因组中扩增出编码只含有PDZ结构域的tRv3194c (Rv3194c 1–234 aa)的基因片段,在3′端加T2A和EGFP序列,一并插入真核表达载体构建出pcDNA3.1-tRv3194c-T2A-EGFP。将构建好的质粒瞬时转染L929细胞,并共感染重组痘苗病毒vTF7-3,用间接免疫荧光、流式细胞分选以及Western blotting检测融合蛋白的表达以及亚细胞定位。【结果】成功构建出真核表达载体pcDNA3.1-tRv3194c-T2A-EGFP,瞬时转染L929细胞后融合蛋白tRv3194c定位于线粒体膜上,且重组痘苗病毒vTF7-3的感染有助于靶蛋白表达水平的提高。【结论】Rv3194蛋白的PDZ结构域与线粒体外膜相关蛋白结合,为了解该蛋白在细胞内的致病机制提供重要线索。     

Physical and functional interaction between d-ribokinase and topoisomerase I has opposite effects on their respective activity in Mycobacterium smegmatis and Mycobacterium tuberculosis

d-ribose is an essential component of multiple important biological molecules and must first be phosphorylated by ribokinase before entering metabolic pathways. However, the function and regulation of ribokinases in Mycobacterium tuberculosis, the causative agent of tuberculosis, and its related species are largely unknown. In this study, we have characterized the activities of two putative ribokinases, Rv2436 and Ms4585, from M. tuberculosis and Mycobacterium smegmatis, respectively. The mycobacterial topoisomerase I (TopA) was found to physically interact with its ribokinase both in vitro and in vivo. By creating two ribokinase mutants that showed defective interactions with TopA, we further showed that the interaction between ribokinase and TopA had opposite effects on their respective function. While the interaction between the two proteins inhibited the ability of TopA to relax supercoiled DNA, it stimulated ribokinase activity. A cross-regulation assay revealed that the interaction between the two proteins was conserved in the two mycobacterial species. Thus, we uncovered an interplay between ribokinase and topoisomerase I in mycobacteria, which implies the existence of a novel regulatory strategy for efficient utilization of d-ribose in M. tuberculosis that may be useful in stressful environments with restricted access to nutrients.