结核分枝杆菌基因Rv0621抗表面活性剂分子机理的深入研究

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
81071316
项目类别：
面上项目
资助金额：
33.0万
负责人：
谢建平
依托单位：
西南大学
学科分类：
H2201.病原细菌与感染
结题年份：
2013
批准年份：
2010
项目状态：
已结题
起止时间：
2011-01-01 至2013-12-31

项目参与者：
吴俊；周培富；王晓珍；陈恬；
关键词：
不饱和脂肪酸合成酶结核分枝杆菌表面活性剂丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶

项目摘要

本项目拟解决的科学问题是结核分枝杆菌（Mycobacterium tuberculosis,以下简称结核菌）抗表面活性剂的分子机理。主要切入点是深入研究我们前期工作发现的结核菌功能未知基因Rv0621的分子功能和相关的分子机理。该基因赋予大肠杆菌抗表面活性剂（surfactant）性能。重点是验证我们关于Rv0621基因的酶学功能假设以及在结核菌感染过程中的表达规律。相关假设主要依据我们先前发现的含有Rv0621的重组大肠杆菌的细胞膜脂肪酸组分改变和生物信息学分析的结果。这将有助于明确Rv0621的功能以及在结核菌感染过程中的作用，并可能为结核病防治新措施提供启发。

结项摘要

结核病仍然是严重威胁全球人类健康的重大传染病。结核病的致病菌-结核分枝杆菌的胁迫抵抗能力、耐药性、持留能力，日益增多的HIV感染者、唯一疫苗卡介苗效果的不稳定性、人群日益老龄化和免疫抑制剂使用增加等都与结核病控制的严峻形势密不可分。表面活性剂被认为是感染肺部的结核菌必需应对的胁迫之一。因此，揭示表面活性剂抗性的分子机理有助于发现新药物靶标。我们利用十二烷基硫酸钠作为表面活性剂模型，从酶切结核菌全基因组片段，在大肠杆菌中构建结核菌的基因组文库中筛选获得赋予抗性的基因Rv0621。.Rv0621是结核菌特有的基因。通过对研究测定全基因组序列的20多个分枝杆菌进行序列比对，只在结核菌中发现Rv0621，在其他分枝杆菌和微生物中未见同源分子。根据Rv0621的氨基酸序列，生物信息学分析发现其为多次跨膜蛋白。Rv0621可以在大肠杆菌中表达，尽管western检测发现Rv0621成功表达在细胞膜组分中，但是很难获得超量表达。这可能与该分子的高GC含量和细胞膜定位有关。鉴于其分子量较大，不适合溶液中核磁共振进行结构分析。获得大量蛋白进行晶体结构和酶活测定方面也需要探索。Rv0621具有抗原性。根据美国Rutgers大学新泽西医学院公共卫生研究所genario的报道，在2000多份采集自全球的结核病患者的血清中，有一例患者能够与芯片上的Rv0621反应。但是，在我们的16例结核病患者血清实验中，利用重组细胞破碎提取物进行ELISA，未检测到阳性信号。我们在耻垢分枝杆菌中重组表达了Rv0621。表达Rv0621重组耻垢分枝杆菌对利福平的耐受增加，而对其他药物异烟肼、链霉素、卷曲霉素的耐受能力与对照无异。利福平为高效广谱抗生素，抑制或杀灭繁殖期和静止期的结核菌利福平能选择性抑制细菌依赖DNA的RNA聚合酶，阻断mRNA合成。同时，Rv0621影响了结核菌的脂肪酸组成。重组菌的饱和脂肪酸16:0和18:0含量均降低，不饱和脂肪酸16:1 w9c和18:1 w9c含量均增加。与空载相比，重组菌还有许多低含量的峰出现。RT-PCR发现重组菌中两个去饱和酶编码基因MSMEG2938和MSMEG5248的转录上调。但是，Rv0621过表达与利福平耐受、脂肪酸组成改变和脂肪酸去饱和酶之间的关系尚待研究。未发现Rv0621对持留有显著影响。