Identification of small peptides mimicking the R2 C‐terminus of Mycobacterium tuberculosis ribonucleotide reductase

Ribonucleotide reductase (RNR) is a viable target for new drugs against the causative agent of tuberculosis, Mycobacterium tuberculosis. Previous work has shown that an N‐acetylated heptapeptide based on the C‐terminal sequence of the smaller RNR subunit can disrupt the formation of the holoenzyme sufficiently to inhibit its function. Here the synthesis and binding affinity, evaluated by competitive fluorescence polarization, of several truncated and N‐protected peptides are described. The protected single‐amino acid Fmoc‐Trp shows binding affinity comparable to the N‐acetylated heptapeptide, making it an attractive candidate for further development of non‐peptidic RNR inhibitors. Copyright © 2010 European Peptide Society and John Wiley & Sons, Ltd.     

Lysine succinylation of Mycobacterium tuberculosis isocitrate lyase (ICL) fine-tunes the microbial resistance to antibiotics

Lysine succinylation (Ksucc) is a newly identified protein posttranslational modification (PTM), which may play an important role in cellular physiology. However, the role of lysine succinylation in antibiotic resistance remains elusive. Isocitrate lyase (ICL) is crucial for broad-spectrum antibiotics tolerance in Mycobacterium tuberculosis (Mtb). We previously found that MtbICL (Rv0467) has at least three succinylated lysine residues, namely K189, K322, and K334.To explore the effect of succinylation on the activity of MtbICL, mutants’ mimicry of the lysine succinylation were generated by site-directed mutagenesis. ICL-K189E mutant strain is more sensitive than the wild-type to rifampicin and streptomycin, but not isoniazid. For the in vitro activity of the purified isocitrate lyase, only K189E mutant showed significantly decreased activity. Crystal structure analysis showed that Lys189 Glu dramatically increased the pKa of Glu188 and decreased the pKa of Lys190, whereas had negligible effect on other residues within 5?Å as well as disruption of the electrostatic interaction between Lys189 and Glu182, which might prevent the closure of the active site loop and cause severe reduction of the enzyme activity. Considering the genetic, biochemical, and crystallographical evidences together, the succinylation of specific ICL residue can fine-tune the bacterial resistance to selected antibiotics. The decreased enzymatic activity resulting from the succinylation-changed electrostatic interaction might underlie this phenotype. This study provided the first insight into the link between lysine succinylation and antibiotic resistance.     

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.     

结核分枝杆菌Rv0859基因的克隆、表达、纯化及蛋白的亚细胞定位

本研究体外克隆了结核分枝杆菌Rv0859基因, 融合表达并纯化了Rv0859蛋白。首先提取H37Rv标准菌株中的基因组DNA, 设计Rv0859基因两端的引物, 以H37Rv基因组DNA为模板通过PCR方法扩增Rv0859基因。用Hind III和BamHⅠ两种限制性内切酶双切Rv0859基因, T4连接酶连接到pET30载体上, 再转入大肠杆菌JF1125中, 经过筛选鉴定后抽提质粒测序, 得到重组正确载体, 转化到表达宿主大肠杆菌BL21中。用IPTG进行诱导表达, 通过聚丙酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)及质谱鉴定重组表达蛋白。0.05 mol/L浓度的IPTG 37°C诱导4 h重组蛋白的表达量最高。制备重组蛋白的多克隆抗体, 通过亚细胞分离及Western-blotting分析蛋白的亚细胞定位。结果成功地构建原核表达载体pET30a-Rv0859, 并获得47845 D左右的大量表达的Rv0859蛋白, Western-blotting结果表明Rv0859蛋白主要定位于细胞膜中, 微量存在于细胞壁中, 为进一步的Rv0859蛋白功能研究奠定了一定的基础。     

结核杆菌 D29 噬菌体几丁质酶基因的表达及功能研究

噬菌体一般通过表达内溶素来降解宿主菌细胞壁上的肽聚糖 . 用 PCR 技术从结核杆菌 D29 噬菌体基因组中克隆了 gene10 ,并使其在大肠杆菌中得到了高效表达,蛋白质 C 端带有 6×His. 用镍柱亲和纯化了大肠杆菌表达的 gp10 蛋白可溶性部分 . 活性测定表明, gp10 不但具有几丁质酶活性,还具有溶菌酶活性,是一种双功能的酶 . 耻垢杆菌经 gp10 作用后,其生长受到抑制,扫描电镜观察发现部分耻垢杆菌被降解 . 说明与其他种类噬菌体降解细胞壁的方式不同, D29 噬菌体可能利用 gp10 的溶菌酶活性使结核杆菌细胞壁降解 . 这有助于揭示结核杆菌噬菌体与其宿主的相互作用机制,是关于噬菌体几丁质酶的首次报道 .     

结核杆菌DnaA蛋白在耻垢分枝杆菌中的同源表达

目的：在耻垢分枝杆菌中表达重组结核杆菌DnaA蛋白并对表达产物进行鉴定。方法：用PCR的方法扩增结核杆菌dnaA基因并克隆至表达载体pMF406中,构建重组大肠杆菌-分枝杆菌穿梭质粒pMF-dnaA。经双酶切及测序鉴定后,用电转化的方法将重组质粒转至耻垢分枝杆菌mc2155中。用0.02%乙酰胺诱导重组耻垢分枝杆菌,对表达产物进行SDS-PAGE和Western blotting检测和鉴定。结果：重组耻垢分枝杆菌构建成功,SDS-PAGE及Western blotting结果显示该重组耻垢杆菌可以实现结核杆菌DnaA蛋白的同源高效表达。结论：结核杆菌DnaA蛋白的同源表达为结核杆菌DNA复制机制的研究奠定了基础。     

表达结核分枝杆菌CFP10基因的重组腺病毒对A549细胞炎性因子的影响

通过构建表达结核分枝杆菌（Mycobacterium tuberculosis,Mtb）CFP10基因的重组腺病毒,探讨CFP10蛋白对A549细胞炎性因子表达的影响。采用酶切、连接的方法将CFP10编码基因插入到腺病毒穿梭质粒pShuttle-AdV4中,构建重组穿梭质粒pShuttle-AdV4-CFP10,重组穿梭质粒经测序验证后和骨架质粒pGP-Ad-Pac Vector经限制性内切酶PacⅠ酶切线性化后共转染至HEK 293A细胞中进行病毒包装,获得重组腺病毒AdV4-CFP10,经定量PCR和Western blot验证后进行病毒扩增,CsCl密度梯度离心纯化获得高纯度的重组腺病毒。AdV4-CFP10感染Ⅱ型肺泡上皮细胞A549,利用荧光定量PCR和ELISA技术检测A549细胞中细胞因子IL-1α、IL-6、IL-8和TNF-α等的表达水平,初步探究CFP10对A549细胞炎性因子分泌的影响。成功构建了表达结核分枝杆菌CFP10基因的重组腺病毒AdV4-CFP10,AdV4-CFP10转染至A549细胞后,与空病毒相比,过表达CFP10显著上调A549细胞炎性因子的分泌水平。为进一步深入研究结核分枝杆菌CFP10蛋白对A549细胞炎性反应的调控机制提供参考。     

耐药结核分枝杆菌基因组信息挖掘

<正>由于结核分枝杆菌的耐药性问题,使结核病这个古老的传染病死灰复燃,并成为全球性的严重公关问题。从1998年首个结核分枝杆菌(H37Rv)全基因组完成图的获得[1],到近年来采用新一代测序技术对多个菌株进行高通量的基因组测序与分析,对结核分枝杆菌进化及耐药机制的认识不断深入。关于结核分枝杆菌菌株的基因组比较分析有多篇报道,包括对中国12个省来源的161株结核分枝杆菌     

以蛋白激酶B为靶点的新型抗结核药物高通量筛选模型的建立和应用

【目的】建立以结核分枝杆菌蛋白激酶B为靶点的高通量筛选模型,并运用此模型进行化合物的筛选。【方法】克隆和表达结核分枝杆菌蛋白激酶B,并以其为靶酶建立并优化PknB抑制剂高通量筛选模型,利用该模型对化合物样品进行筛选,并对筛选到的阳性化合物进行抗菌和抑酶活性评价。【结果】利用该模型筛选了化合物样品18 000个,得到具有抑酶活性的阳性化合物8个,其中3个化合物具有较好的对结核分枝杆菌、海分枝杆菌、耻垢分枝杆菌的抑菌活性。【结论】建立的以PknB为靶点的抗结核药物高通量筛选模型具有灵敏度高、稳定性强等优点,可成功用于化合物的高效筛选。筛选得到3个在抑酶水平和抗菌方面均具有良好活性的阳性化合物样品,值得进一步研究。     

结核分枝杆菌CFP10和ESAT6对巨噬细胞RAW264.7凋亡及AIM2/ASC/Caspase-8通路的影响

【背景】10 kD培养滤液蛋白(culture filtrate protein 10,CFP10)和6 kD早期分泌性抗原靶蛋白(early secretary antigenic target-6 kD,ESAT6)是结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis,Mtb)重要的毒力因子,能引起巨噬细胞的凋亡。【目的】探讨CFP10和ESAT6对巨噬细胞RAW264.7凋亡及AIM2/ASC/Caspase-8信号通路的影响。【方法】利用大肠杆菌表达并纯化获得了CFP10和ESAT6蛋白,重组蛋白处理巨噬细胞RAW264.7后,利用CCK8试剂盒检测细胞存活率,确定重组蛋白处理细胞浓度,利用Western blotting技术检测细胞凋亡相关蛋白及AIM2和ASC炎性小体的变化,利用流式细胞术检测细胞凋亡率。【结果】SDS-PAGE和Western blotting结果表明重组蛋白CFP10和ESAT6表达正确,不同浓度的CFP10和ESAT6处理RAW264.7后,对细胞的增殖能力具有明显的抑制作用,当CFP10和ESAT6单独处理且浓度为5 μg/mL时,细胞存活率较对照组有显著下降(P<0.001),且随着蛋白浓度的增加细胞存活率显著下降(P<0.001)。Western blotting结果表明,CFP10和ESAT6蛋白单独处理巨噬细胞24 h后均能引起巨噬细胞发生凋亡。当终浓度为5 μg/mL的CFP10和ESAT6共处理巨噬细胞时,共处理组凋亡相关蛋白BAD、CHOP、Caspase-8和Caspase-3较ESAT6单独处理组有极显著差异(P<0.001),说明CFP10和ESAT6共处理显著降低了ESAT6单独处理引起的巨噬细胞的凋亡,进一步研究发现ESAT6能激活AIM2、ASC炎性小体。【结论】结核分枝杆菌CFP10和ESAT6处理RAW264.7后均能引起巨噬细胞发生凋亡,当二者共处理时,CFP10会显著降低ESAT6单独处理引起的细胞的凋亡,进一步的研究表明,ESAT6可能通过激活AIM2/ASC/Caspase-8信号通路从而引起巨噬细胞发生凋亡。研究结果为进一步探究Mtb感染过程中CFP10和ESAT6蛋白对巨噬细胞凋亡的调控作用及其分子机制奠定了基础。