根據世界衛生組織的最新統計，全世界每年新發(fā)結核病病例從900萬(wàn)增加至1400萬(wàn)，每年死亡140-150萬(wàn)人（2015年死亡180萬(wàn)人）。結核?。╰uberculosis，TB）是由結核分枝桿菌( Mycobacterium tuberculosis, Mtb)引發(fā)的主要通過(guò)呼吸傳播的致死性傳染病，舊稱(chēng)癆病。自上個(gè)世紀80年代末，由于對結核病防控工作的忽視、人口流動(dòng)的增加、Mtb與HIV共感染，耐多藥、廣泛耐藥、甚至是完全耐藥結核病的出現，使結核病在全球范圍內死灰復燃。

　　近日，中國科學(xué)院廣州生物醫藥與健康研究院、呼吸疾病國家重點(diǎn)實(shí)驗室結核病研究室的張天宇課題組發(fā)現Rv2783c編碼的一個(gè)雙功能酶可能是PZA的新靶標，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(huì )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(jiǎn)稱(chēng)PZA）是最獨特的抗TB藥物，其自身的抗結核病活性不明顯，但是添加到一線(xiàn)藥物中，可以縮短療程3個(gè)月以上，明顯減低復發(fā)率。許多含有二線(xiàn)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對于治療結核病，特別是耐藥TB具有重要意義。 PZA的作用機制一直是個(gè)迷。目前明確的是PZA是個(gè)前藥，需要經(jīng)過(guò)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)現核糖體蛋白RpsA可能是PZA的作用靶標，提出POA是通過(guò)抑制反式翻譯來(lái)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象，即在治療過(guò)程中，細菌表型耐藥，很難被清除，但是并未發(fā)生基因突變?？股亟獬?，這些菌重新長(cháng)起來(lái)后對同樣的抗生素仍然敏感。 

　　研究團隊發(fā)現，過(guò)表達突變的Rv2783c基因可以導致Mtb對PZA耐藥；POA可以與Rv2783蛋白結合，但是PZA不與之結合，同時(shí)POA也不與Rv2783蛋白結合；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(niǎo)苷五磷酸合成酶(GPS I) 活性（如圖所示）。在研究PNPase功能時(shí)，研究組開(kāi)創(chuàng )性地探索新的分析方法并取得成功。其結果顯示，Rv2783蛋白具有不依賴(lài)模板而合成ssDNA和RNA的功能，同時(shí)具有降解ssDNA和RNA的功能。GPS I功能主要負責水解而非合成(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，或者干擾各種RNA的穩定性，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)”現象，即群體中只有小部細菌因為產(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(guò)抑制結核菌水解(p)ppGpp從而阻止結核菌從逆境中恢復過(guò)來(lái)而殺死處于持留狀態(tài)的結核菌。也我們的研究結果顯示該蛋白很可能是PZA的新靶標。 

　　本研究有助于揭示持留菌(特別是持留Mtb)形成機制，為研發(fā)新型抗TB藥物及新療法提供理論基礎。同時(shí)，可能為診斷PZA的敏感性提供新分子標記，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)院項目、UCAS獎學(xué)金、CAS-TWAS獎學(xué)金、廣州市科技計劃項目以及呼吸疾病國家重點(diǎn)實(shí)驗室項目的支持。

　　廣州生物院發(fā)現抗結核一線(xiàn)藥物吡嗪酰胺的新靶標