结核分枝杆菌耐药机制研究进展

结核分枝杆菌为结核病的病原体.最近几年,由于基因突变导致多耐药及广泛耐药结核菌株的出现,以及抗结核病药近几十年来没有换代,使之前基本得到控制的结核痛死灰复燃,成为世界上病死率最高的传染病.为了遏制其进一步的恶化,必须从根本上透彻了解其耐药分子机制.近年来,各国学者采用先进分子生物学技术对结核杆菌耐药机制进行深入研究,定位了结核分枝杆菌耐药基因的位置和基因突变位点,比如耐异烟肼、利福平、乙胺丁醇、链霉素、吡嗪酰胺、喹诺酮类、外排泵等菌株新的基因突变位点引起新的功能改变有新的发现,特别是gidB基因、外排泵基因等有突破性的发现,对研制新一代抗结核病药提供了理论支持及新的方向,但仍有很多耐药机制未阐明,为后续研究者提供些许查考,故笔者就近几年来从分子水平对耐药机制的研究进展做一概述.     

结核分枝杆菌耐氟喹诺酮类药物的分子机制研究进展

结核病是由结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis)通过空气传播引起人类感染的慢性传染病,耐药结核分枝杆菌的流行是目前结核病防治的世界难题。氟喹诺酮类药物是人工合成药物,应用于耐药结核的临床治疗中,在治疗中起着核心的作用。但近年来,氟喹诺酮类药物的抗性菌株不断出现,愈发增加了结核病治疗的困难与治疗失败风险。在临床中氟喹诺酮药物的靶点比较清楚,是结核分枝杆菌的DNA旋转酶。目前发现结核分枝杆菌耐氟喹诺酮类药物的机制主要包括药物靶点DNA旋转酶的关键氨基酸改变、药物外排泵系统、细菌细胞壁厚度的增加以及喹诺酮抗性蛋白MfpA介导的DNA旋转酶活性调控。其中在氟喹诺酮靶标DNA旋转酶功能活性改变的耐药机制方面,编码DNA旋转酶基因突变一直是研究的热点,但近年来发现DNA旋转酶的调控蛋白MfpA以及DNA旋转酶的修饰在细菌耐药性中起着重要的作用,相关机制还亟待发现。本文综述了当前结核分枝杆菌耐氟喹诺酮类药物的作用机制,旨在为研发精准诊断技术和药物发掘提供科学理论基础和参考。     

广泛耐药结核分枝杆菌耐药机制及其疾病诊断的研究进展

自20世纪90年代以来,全球结核病疫情回升,结核分枝杆菌耐药是其中的一个重要原因.广泛耐药结核病是指在耐多药结核病(即同时对异烟肼和利福平耐药的结核分枝杆菌引起的结核病)的基础上,还对氟喹诺酮类药物和至少3种二线静脉用抗结核药物(卷曲霉素、卡那霉素、阿米卡星)中的1种耐药的结核分枝杆菌引起的结核病.我国是结核病高流行国...     

耐药性结核分枝杆菌研究近况

结核分枝杆菌(简称结核杆菌,MTB)是结核痛的病原体.随着耐药性结核杆菌菌株的产生和播散,尤其是耐多药结核(MDR-TB)和广泛抗性结核菌株(XDR-TB)的出现,结核病的威胁在急速增长.现对结核杆菌的分子生物学、分型、耐药机制、致病机制、疫苗等方面作一概述.     

结核分枝杆菌外排泵研究进展

结核病是由结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis,Mtb)引起的一种传染病。随着多药耐药和广泛耐药结核分枝杆菌的出现,结核病的治疗变得更为艰难。近年来研究发现,结核分枝杆菌存在外排泵是其耐药的原因之一,现已发现结核分枝杆菌的主要易化子超家族(major facilitator superfamily,MFS)、三磷酸腺苷(adenosine-triphosphate,ATP)结合盒超家族(ATP-Binding Cassette,ABC)、耐受小节分裂区家族(resistance-nodulation-division,RND)和小耐多药性家族(small multidrug resistance,SMR)外排泵。但是人们对结核分枝杆菌外排泵介导的耐药现象认识不足,仍缺乏从新药发现角度研发外排泵抑制剂的研究。本文拟对结核分枝杆菌的ABC、MFS、RND和SMR外排泵的结构和功能,以及结核分枝杆菌外排泵抑制剂的研究进展进行综述。     

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。     

结核分枝杆菌的耐药基因及其相关分子机制

结核分枝杆菌原发性和继发性耐药是当前控帝】和治疗结核病面临的重要问题,随着分子遗传学的发展,已经阐明了结核分枝杆菌耐药的分子基础是染色体的突变,影响了药靶本身或激活了药物前体的细菌酶,造成MTB的耐药。本文主要就MTB对其常用药物的耐药机制展开讨论,以便正确认识MTB对不同药物的耐药机制,建立快速检测耐药结核分枝杆菌基因型的分子生物学方法。     

结核分枝杆菌的耐药基因及其相关分子机制

结核分枝杆菌原发性和继发性耐药是当前控制和治疗结核病面临的重要问题,随着分子遗传学的发展,已经阐明了结核分枝杆菌耐药的分子基础是染色体的突变,影响了药靶本身或激活了药物前体的细菌酶,造成MTB的耐药。本文主要就MTB对其常用药物的耐药机制展开讨论,以便正确认识MTB对不同药物的耐药机制,建立快速检测耐药结核分枝杆菌基因型的分子生物学方法。     

结核分枝杆菌耐吡嗪酰胺分子机制研究

吡嗪酰胺(PZA)是结核病短程化疗中的一线抗结核药物,由吡嗪酰胺酶转换成为活性形式吡嗪酸而生效。吡嗪酰胺酶由pncA基因编码,pncA基因突变会导致该酶活性丧失,与PZA耐药性产生有关。为了进一步明确PZA耐药性产生的基因学基础和PZA耐药株的pncA基因突变率,对中国100株结核分枝杆菌临床分离株进行了DNA序列测定,其中85株为PZA耐药株,15株为PZA敏感株。PZA耐药株有27%(23/85)发生了pncA基因突变,从而导致吡嗪酰胺酶基本氨基酸序列的改变,突变分布在pncA基因开读框架17-546位的核苷酸。其中有一株突变位于pncA基因的调节区域-11位处。同时发现20%(3/15)pncA敏感株也发生了pncA基因突变。敏感株发生突变可能是由于PZA敏感性实验不准确或存在其它耐药机制。实验表明,pncA基因突变是PZA耐药的主要机制之一,中国PZA耐药临床分离株尚存在其它耐药分子机制。     

结核分枝杆菌信号转导与耐药的研究进展

摘要:结核分枝杆菌感染每年导致200万人口死亡,而化疗已经产生了严重的广泛传播的耐药性。信号转导系统是细菌适应周围环境变化的重要分子机制,是否介导细菌耐药性的产生,尚无清楚的认识。本文主要介绍了结核分枝杆菌的12对二元信号转导系统并分析了其与耐药性产生的关系。通过对近期研究的分析,我们发现MprB/A、PhoR/P、DosR/S/T、SenX3/RegX3、MtrB/A五对二元信号转导系统有可能通过不同的机制使结核分枝杆菌对抗结核药物发生耐药性,因此二元信号转导系统是有效的调控靶位点,有可能应用小分子化合物靶向调节二元信号转导途径以逆转耐药。     

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...     

结核分枝杆菌中O-甘露糖基化蛋白功能的研究进展

蛋白质的O-甘露糖基化修饰不仅在真菌和哺乳类细胞中广泛存在,在原核生物中例如分枝杆菌属、棒状杆菌属和链霉菌属中也存在,尤其在引起人类疾病的结核分枝杆菌中研究最多。许多O-甘露糖基化蛋白在结核分枝杆菌毒力以及与宿主相互作用过程中发挥了重要作用。本文就结核分枝杆菌中O-甘露糖基化蛋白生物学功能的进展加以综述。     

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。     

结核分枝杆菌基因组学与基因组进化

在后基因组时代,特别是在新的测序理论和设备大发展的背景下,一些重大传染性致病微生物基因组序列正在被逐一测定,并且随后的基因功能注释,蛋白质三维结构重建等工作也正在开展,以期对致病微生物的生物学特性、诊断策略和治疗方法等有突破性的认识.作为对人类健康一直存在严重威胁的结核分枝杆菌,其基因组在进化中所发生的各种遗传事件对其生物学性质、致病能力和抗药性等各方面有重要作用.本文旨在阐述结核分枝杆菌的起源及其基因组特征,论述其基因组进化的研究进展.     

Insights into battles between Mycobacterium tuberculosis and macrophages

As the first line of immune defense for Mycobacterium tuberculosis (Mtb), macrophages also provide a major habitat for Mtb to reside in the host for years. The battles between Mtb and macrophages have been constant since ancient times. Triggered upon Mtb infection, multiple cellular pathways in macrophages are activated to initiate a tailored immune response toward the invading pathogen and regulate the cellular fates of the host as well. Toll-like receptors (TLRs) expressed on macrophages can recognize pathogen-associated-molecular patterns (PAMPs) on Mtb and mediate the production of immune-regulatory cytokines such as tumor necrosis factor (TNF) and type I Interferons (IFNs). In addition, Vitamin D receptor (VDR) and Vitamin D-1-hydroxylase are up-regulated in Mtb-infected macrophages, by which Vitamin D participates in innate immune responses. The signaling pathways that involve TNF, typeI IFNs and Vitamin D are inter-connected, which play critical roles in the regulation of necroptosis, apoptosis, and autophagy of the infected macrophages. This review article summarizes current knowledge about the interactions between Mtb and macrophages, focusing on cellular fates of the Mtb-infected macrophages and the regulatory molecules and cellular pathways involved in those processes.     

结核分枝杆菌感染对NLRP3炎性小体活化的调控作用研究进展

结核病(tuberculosis,TB)是一种主要由结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis,Mtb)感染引起的世界范围内影响广泛的细菌性疾病.巨噬细胞通过细胞表面表达的多种受体感知进而吞噬Mtb.Mtb侵染巨噬细胞时,ESX-1等分泌系统会激活以NLRP3为代表的炎性小体,并促进下游IL-1...     

结核分枝杆菌sRNA Mpr5的功能验证

【目的】探究结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis, M. tb)中sRNA Mpr5对分枝杆菌的抗逆性及宿主细胞生理的影响。【方法】构建结核分枝杆菌sRNA Mpr5过表达的重组耻垢分枝杆菌(Mycolicibacterium smegmatis, M. smeg) M3-Atc,以转入空载质粒(pSI)的野生型耻垢分枝杆菌T1-Atc作为对照,观察细菌体外生长能力和菌落形态变化。通过非生物胁迫处理(低氧、饥饿、0.02%十二烷基硫酸钠)探究重组菌株的抗逆能力。用重组耻垢分枝杆菌侵染人非小细胞肺癌上皮细胞系A549,活菌涂板计算细菌的胞内增殖能力,利用免疫荧光染色观察感染后细胞的生理结构变化。【结果】sRNA Mpr5过表达菌株的体外生长与菌落形态均与野生型相似。抗逆性实验表明Mpr5过表达菌株(M3-Atc)的抗表面活性剂能力在4 h时显著提高(P<0.05);在饥饿模型中M3-Atc早期(2–12 h)就表现出生长劣势(P<0.05);低氧模型中M3-Atc菌株0–3 d均处于生长优势状态,增长均高于对照组(P<0.05),3d后增长...     

MRP基因与肿瘤的多药耐药性

在人肿瘤非典型性多药耐药机制的研究中发现了一个新的基因——多药耐药相关蛋白基因（MRP）.该基因位于人16号染色体P13∶3,编码1 531个氨基酸.其产物为多药耐药相关蛋白（MRP）,分子质量190 ku,故又名p190. MRP属ABC超家族成员,主要分布在细胞的质膜上.MRP的功能可能是在能量依赖的外排系统中发挥作用.除了一些肿瘤细胞系外,MRP基因的高表达还见于一些血液系肿瘤及乳腺癌等.MRP基因的高表达还可能与某些肿瘤的复发和预后有关.     

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。     

A novel bicistronic vector for overexpressing Mycobacterium tuberculosis proteins in Escherichia coli

A putative DNA glycosylase encoded by the Rv3297 gene (MtuNei2) has been identified in Mycobacterium tuberculosis. Our efforts to express this gene in Escherichia coli either by supplementing tRNAs for rare codons or optimizing the gene with preferred codons for E. coli resulted in little or no expression. On the other hand, high-level expression was observed using a bicistronic expression vector in which the target gene was translationally coupled to an upstream leader sequence. Further comparison of the predicted mRNA secondary structures supported the hypothesis that mRNA secondary structure(s) surrounding the translation initiation region (TIR), rather than codon usage, played the dominant role in influencing translation efficiency, although manipulation of codon usage or tRNA supplementation did further enhance expression in the bicistronic vector. Addition of a cleavable N-terminal tag also facilitated gene expression in E. coli, possibly through a similar mechanism. However, since cleavage of N-terminal tags is determined by the amino acid at the P₁′ position downstream of the protease recognition sequence and results in the addition of an extra amino acid in front of the N-terminus of the protein, this strategy is not particularly amenable to Fpg/Nei family DNA glycosylases which carry the catalytic proline residue at the P₁′ position and require a free N-terminus. On the other hand, the bicistronic vector constructed here is potentially valuable particularly when expressing proteins from G/C rich organisms and when the proteins carry proline residues at the N-terminus in their native form. Thus the bicistronic expression system can be used to improve translation efficiency of mRNAs and achieve high-level expression of mycobacterial genes in E. coli.