抗結(jié)核藥物靶點的研究進(jìn)展

王霞，朱寧嶼，姜威，司書毅

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抗結(jié)核藥物靶點的研究進(jìn)展

王霞，朱寧嶼，姜威，司書毅

100050 北京，中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院醫(yī)藥生物技術(shù)研究所國家新藥（微生物）篩選實驗室

結(jié)核病（tuberculosis，TB）是由結(jié)核分枝桿菌（mycobacterium tuberculosis，MTB）引起的一種慢性致死性疾病，目前是全世界十大致死疾病之一[1]。近些年來，由于抗結(jié)核藥物的大量使用，抗結(jié)核作用位點的突變，艾滋病和結(jié)核耐藥菌株的出現(xiàn)等原因，抗結(jié)核治療面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。據(jù)世界衛(wèi)生組織估算，2016 年，全球有 1040 萬人患有結(jié)核病，170 萬人因該病死亡（包括 40 萬艾滋病毒感染者），有 60 萬利福平耐藥新發(fā)病例，其中有 49 萬耐多藥結(jié)核病患者[1]。耐多藥結(jié)核病（MDR-TB）和廣泛耐藥結(jié)核病（XDR-TB）是控制和治療結(jié)核病的重大挑戰(zhàn)。然而，近幾十年來僅有強生公司的新型結(jié)核分枝桿菌 ATP 合酶抑制劑貝達(dá)喹啉（bedaquiline）和日本大冢公司的德拉馬尼（delamanid）兩種抗結(jié)核藥物被批準(zhǔn)上市，而且目前已有耐藥菌株出現(xiàn)及引起副作用的報道[2]。因此，尋找新的抗結(jié)核藥物作用靶點，開發(fā)新型抗結(jié)核藥物迫在眉睫。本文就近幾年來有關(guān)抗結(jié)核藥物靶點的研究作簡要綜述，旨在為研究新型抗結(jié)核藥物以及發(fā)現(xiàn)潛在的新型抗結(jié)核藥物靶點提供一些參考。

1 與 DNA/RNA 合成有關(guān)的藥物靶點

1.1 DNA 回旋酶

DNA 回旋酶由兩個亞蛋白單元 A（GyrA）和 B（GyrB）以異源四聚體的形式存在，DNA 回旋酶在人體內(nèi)不存在，但卻是細(xì)菌生存的必需物質(zhì)，抑制其作用將導(dǎo)致細(xì)菌死亡[3]。

氧氟沙星、左氧氟沙星和莫西沙星等喹諾酮類抗結(jié)核藥物主要作用于結(jié)核分枝桿菌 GyrA 蛋白，阻止 DNA 的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄，從而殺死 MTB。但是，由于耐藥性的出現(xiàn)，相繼出現(xiàn)了一些以 GyrB 為靶點的藥物，如苯并咪唑、尿素酶等[4]。Medapi 等[5]對已經(jīng)報道的 GyrB 抑制劑進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，合成了 46 種新型喹啉衍生物。Locher 等[6]在最新研究中得到了一個 GyrB 抑制劑——VXc-486（圖 1），該化合物對臨床分離的結(jié)核分枝桿菌敏感株和耐藥株的 MIC 分別為 0.03 ~ 0.30 μg/ml 和 0.08 ~ 5.48 μg/ml，可以在低氧環(huán)境下殺死細(xì)胞內(nèi)潛伏的 MTB。通過對 VXc-486 化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，發(fā)現(xiàn)磷酸化的 VXc-486 比其本身抑菌效果更好，所以該化合物值得進(jìn)行深入研究。

1.2 RNA 聚合酶

細(xì)菌的 RNA 聚合酶是一種由 α、β、β'、σ、ω 五種蛋白亞基組成的復(fù)合酶，每分子 RNA 聚合酶除有兩個 α 亞基外，其余亞基均只有一個。利福平與 RNA 聚合酶的 β 亞單位結(jié)合，阻止 RNA 聚合酶與 DNA 連接，使 RNA 的轉(zhuǎn)錄和合成受阻，從而達(dá)到殺菌目的。利福平對快速增殖期和間斷繁殖的 MTB 殺菌力都很強，與鏈霉素和異煙肼聯(lián)用時可使它們的治療效果增強。利福平耐藥性的產(chǎn)生主要是由 RNA 聚合酶 β 亞基的基因突變所致。Hameed 等[7]發(fā)現(xiàn)531 基因突變與利福平耐藥相關(guān)。Ullah 等[8]發(fā)現(xiàn)利福平耐藥菌株的基因突變發(fā)生在長為 81 bp 的中心區(qū)域的 511、513、522、526 或 531 位置，這些位置的氨基酸可能是產(chǎn)生耐藥性的關(guān)鍵氨基酸。

圖 1 GyrB 抑制劑氨基苯并咪唑（VXc-486）

1.3 次黃嘌呤鳥嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶

次黃嘌呤鳥嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶（HGPRT）是一種細(xì)胞質(zhì)酶，在體內(nèi)廣泛存在，它不僅參與嘌呤堿基的補救合成途徑，對 DNA/RNA 的合成起重要作用，而且關(guān)系到嘌呤類藥物的代謝，是調(diào)控該類藥物藥理效應(yīng)和毒性反應(yīng)的關(guān)鍵酶。Ducati 等[9]闡述了 MTB 嘌呤補救途徑的酶作為開發(fā)新的抗分枝桿菌藥物的優(yōu)勢。Eng 等[10]證明其新合成的開環(huán)膦酸核苷類藥物（ANPs）是 MTB HGPRT 競爭性抑制劑，能夠抑制 MTB 生長。這些化合物的 MIC 可低至 4.5 μmol/L，對哺乳動物細(xì)胞毒性較低。同時，確定了一些 HGPRT 的晶體結(jié)構(gòu)，其中 3 個與新型 ANPs 復(fù)合，一個與鳥苷酸及焦磷酸復(fù)合。這些數(shù)據(jù)為 ANPs 作為結(jié)核分枝桿菌 HGPRT 選擇性抑制劑和抗結(jié)核藥物的進(jìn)一步研究提供了理論依據(jù)。

1.4 胸苷酸激酶

抗病毒化療往往依賴于核苷類似物，核苷類似物經(jīng)胞內(nèi)激酶磷酸化可作用于病毒聚合酶，進(jìn)而阻礙病毒 DNA 合成，殺死病毒。相比之下，核苷類似物作為抗菌藥物的研究較少，但 MTB 胸苷酸激酶（TMK）是 DNA 復(fù)制必不可少的酶，可以作為設(shè)計新的抑制劑的靶點[11]。Naik 等[12]應(yīng)用高通量篩選和核磁共振的方法，發(fā)現(xiàn)了兩類新型 TMK 抑制劑，分別是氰基吡啶酮類和萘啶類。以往的 TMK 抑制劑都是胸苷單磷酸類似物或者是含有胸苷單磷酸結(jié)構(gòu)，而這兩類化合物是非胸腺嘧啶核苷類 TMK 抑制劑，對 TMK 具有較好的選擇性。

2 與細(xì)胞結(jié)構(gòu)有關(guān)的藥物靶點

2.1 與細(xì)胞脂類代謝相關(guān)的藥物靶點

脂類是 MTB 細(xì)胞膜和細(xì)胞壁的主要成分，其代謝與 MTB 的生長繁殖密切相關(guān)。分枝菌酸是分枝桿菌細(xì)胞壁的一種組成成分，在分枝桿菌細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)和抗?jié)B性方面起著至關(guān)重要的作用，是分枝桿菌毒力的關(guān)鍵因子。

2.1.1 烯酰基載體蛋白還原酶 烯酰基載體蛋白還原酶（InhA）是脂肪酸生物合成途徑中的關(guān)鍵酶。InhA 是一線抗結(jié)核藥物異煙肼的一個比較重要的作用靶點[13]。?ink等[14]以一個四環(huán)的噻二唑為母核設(shè)計合成了一系列新的三環(huán) InhA 抑制劑，其中化合物 8d（圖 2）是這些化合物中最有效的，在 THP-1 巨噬細(xì)胞內(nèi)表現(xiàn)出較好的抗菌活性，在人微粒體中有較好的清除率。Campen 等[15]發(fā)現(xiàn) InhA 的過表達(dá)可以增加恥垢分枝桿菌對異煙肼的抗性，然而對異煙肼的類似物 NSC27607、NSC33759 和 NSC40350 的抗性并沒有增加，說明這些類似物并不是直接作用于該靶點，為后續(xù)以 InhA 依賴的抗性機制研究提供了基礎(chǔ)。Elitas[16]利用微流控芯片和自動延時顯微鏡，采用單細(xì)胞分析法對異煙肼的殺菌機制提出了新見解，認(rèn)為異煙肼耐藥與活的非可培養(yǎng)的細(xì)胞亞群有關(guān)，為更好地理解細(xì)菌的耐藥機制及設(shè)計抗生素治療藥物提供了理論基礎(chǔ)。

圖 2 InhA 抑制劑 8d

2.1.2 β-酮酰-ACP 合成酶III β-酮酰-ACP 合成酶 III（FabH）催化脂肪酸生物合成的起始步驟，催化酰基輔酶 A 和丙二酰基載體蛋白（ACP）縮合，并可以受到終產(chǎn)物棕櫚酰-ACP 的反饋抑制，使脂肪酸合成循環(huán)終止，在細(xì)胞壁分枝菌酸的合成中起著重要的作用[17]。FabH 普遍存在于病原體中，是其生存必需的酶，在人體中卻無其同源蛋白，是一個潛在的抗結(jié)核藥物靶點。從土壤諾卡菌屬（sp.）中分離得到的天然產(chǎn)物 thiolactomycin（TLM）能夠抑制 FabH 活性，設(shè)計合成的幾個 TLM 衍生物在體外能更有效地抑制分枝菌酸的生物合成，且具有體內(nèi)抗結(jié)核活性[18]。Brown 等[17]通過定點突變的方法研究影響 FabH 活性的關(guān)鍵氨基酸。結(jié)果顯示，Arg46 是丙二酰單酰-AcpM 縮合作用的重要位點。His258 是水分子的一個定位點，可能促進(jìn) Cys122 的去質(zhì)子化作用和轉(zhuǎn)酰基作用。

2.1.3 泛酸合成酶 泛酸是 MTB 脂類物質(zhì)合成必需的前體物質(zhì)，且人體內(nèi)不存在泛酸合成途徑。MTB 泛酸合成途徑主要有 4 個酶參與，其中泛酸合成酶（PanC）催化泛酸合成的最后一步反應(yīng)，是關(guān)鍵的限速酶，所以 PanC 可以作為抗結(jié)核藥物的靶點[19]。Zheng 等[20]證明 PanC 中高度保守的 His44、His47、Asn69、Gln72、Lys160 殘基對泛酸合成酶反應(yīng)中間體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性是必需的。Velaparthi等[19]對一系列具有泛酸合成酶抑制作用的化合物進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)叔丁基和吡唑部分是PanC 抑制劑的關(guān)鍵藥效團(tuán)，吡唑基團(tuán)的芳基部分具有良好的耐受性，這些研究結(jié)果對開發(fā) PanC 抑制劑具有指導(dǎo)作用。

2.1.4 DesA3 DesA3（由基因編碼）是一種膜結(jié)合硬脂酰輔酶 A Δ9脫氫酶，與氧化還原酶 Rv3230c（基因編碼）共同參與代謝反應(yīng)，產(chǎn)生油酸[21]。油酸是 MTB 膜磷脂和甘油三酯的重要組成部分，對細(xì)菌的生存具有重要作用。戊氧苯硫脲是個二線抗結(jié)核藥物，該藥物主要作用于 DesA3，可與異煙肼聯(lián)合用于治療耐多藥結(jié)核病[22]。Chang 和 Fox[22]通過實驗研究發(fā)現(xiàn)在恥垢分枝桿菌中過表達(dá) C-末端融合 6 個組氨酸標(biāo)簽或 myc 標(biāo)簽 DesA3，比帶有正常 C-末端的 DesA3 具有更高的催化活性和穩(wěn)定性。深入研究 C-末端序列對 DesA3 的作用，發(fā)現(xiàn)帶電性的側(cè)鏈、大的非極性側(cè)鏈或 C-末端最后兩個位置的殘基上沒有側(cè)鏈時，對穩(wěn)定重組構(gòu)建的帶標(biāo)簽的 DesA3 結(jié)構(gòu)最為重要，而這些側(cè)鏈在倒數(shù)第三個殘基上時對 DesA3 的結(jié)構(gòu)影響較小[23]。這些研究成果為以后采用結(jié)構(gòu)修飾的方法來抑制 DesA3 活性提供了參考。

2.2 與細(xì)胞糖類代謝相關(guān)的藥物靶點

2.2.1 L-鼠李糖合成相關(guān)酶 L-鼠李糖連接細(xì)胞壁肽聚糖和阿拉伯半乳聚糖（AG）兩種組分，通過抑制其合成，可以影響 MTB 細(xì)胞壁的正常合成及生存。由于人體內(nèi)不存在 L-鼠李糖，所以L-鼠李糖合成中相關(guān)酶可以作為具有較好選擇性的藥物靶點[24]。

L-鼠李糖的合成主要涉及 4 種酶促反應(yīng)，參與反應(yīng)的 4 種酶分別為葡萄糖-1-磷酸脫氧胸苷轉(zhuǎn)移酶（RmlA）、dTDP-D-葡萄糖-4,6-脫水酶（RmlB）、dTDP-4-酮基-6-脫氧葡萄糖差向異構(gòu)酶（RmlC）和 dTDP-4-酮-鼠李糖還原酶（RmlD）。Ma 等[24]建立了一種可以同時篩選 RmlB、RmlC 和 RmlD 3 種酶抑制劑的微量滴定板法，得到了 4 個抑制結(jié)核分枝桿菌生長的化合物。Shi 等[25]測定了 RmlB 的動力學(xué)特性，包括 pH 值、溫度、金屬離子的影響，為 RmlB 抑制劑的研究提供了參考。Ren 等[26]利用類藥性預(yù)測、藥效團(tuán)模型篩選、分子對接等虛擬篩選方法得到了 20 個具有良好的吸收、分布、代謝、排泄和毒性性質(zhì)的 RmlB 和 RmlC 抑制劑，這些化合物值得進(jìn)一步的構(gòu)效關(guān)系研究及生物活性分析，以期得到理想的抗結(jié)核候選化合物。

2.2.2 阿拉伯糖基轉(zhuǎn)移酶 一線抗結(jié)核藥物乙胺丁醇通過作用于阿拉伯糖基轉(zhuǎn)移酶，抑制阿拉伯半乳聚糖聚合，從而抑制 MTB 細(xì)胞壁的生物合成。乙胺丁醇耐藥與阿拉伯糖基轉(zhuǎn)移酶的編碼基因 embCAB 操縱子（包括、和3 個基因）表達(dá)增高或突變有關(guān)，但主要是突變所致[27-28]。Brossier 等[27]對其研究的 71 種臨床分離的乙胺丁醇耐藥結(jié)核菌株進(jìn)行基因分析，發(fā)現(xiàn)菌株中 98% 的基因突變發(fā)生在 embCAB 操縱子區(qū)域，其中 70% 的基因突變發(fā)生在基因 306、406 或 497 密碼子，13% 的基因突變在這 3 個位點外的 296 ~ 426 密碼子之間，15% 的突變發(fā)生在-基因間隔區(qū)。乙胺丁醇耐藥與 MDR 產(chǎn)生密切相關(guān)，且對乙胺丁醇耐藥的菌株大多也對異煙肼和利福平兩種抗結(jié)核藥物具有耐藥性[28]。

2.3 2-C-甲基-D-赤蘚糖醇磷酸途徑相關(guān)酶

2-C-甲基-D-赤蘚糖醇磷酸（MEP）途徑能夠合成異戊酰焦磷酸或其同分異構(gòu)體二甲烯丙基焦磷酸，作為前體物質(zhì)合成異戊二烯化合物，存在于許多細(xì)菌、藻類、植物和瘧原蟲，但不存在于哺乳動物細(xì)胞中，已成為發(fā)現(xiàn)新的抗瘧藥物和抗菌化合物的關(guān)注點[29]。在結(jié)核分枝桿菌中，MEP 途徑參與 MTB 的細(xì)胞壁和 ATP 的合成，DXP 還原異構(gòu)酶（IspC）和胞苷酰基轉(zhuǎn)移酶（IspD）是 MEP 途徑關(guān)鍵酶。Haymond 等[30]建立了一種高通量篩選 IspC 和 IspD 抑制劑的方法，并對市售的天然產(chǎn)物提取物 LOPAC1280 化合物庫進(jìn)行了篩選，確定了篩選方法的有效性。魯眾陽等[31]得到了 IspD 的有效抑制劑 IMB-4901（圖 3），其酶抑制活性較好（IC50= 19.3 μg/ml），同時具有抗 MTB 活性（MIC = 1.6 μg/ml）。酶動力學(xué)研究表明，IMB-4901 是 IspD 反應(yīng)底物三磷酸胞苷和 MEP 的競爭性抑制劑，成為以 IspD 為靶點的新型抗結(jié)核藥物先導(dǎo)化合物。

圖 3 IspD 抑制劑 IMB-4901

2.4 HspX 蛋白

HspX 蛋白是 MTB 中通過基因編碼的一個 16 kD 的 α-晶狀體蛋白，該蛋白在 MTB 潛伏期時高度表達(dá)于細(xì)胞壁，這表明HspX 蛋白與 MTB 潛伏感染或持留性有關(guān)[32]。Hu 等[33]將缺陷株（ΔhspX）作為潛在的抑制模型，分別用 ΔhspX 和野生菌株感染正常 BALB/c 小鼠，發(fā)現(xiàn)感染 ΔhspX 的復(fù)發(fā)率明顯低于感染野生菌株的復(fù)發(fā)率。Castro-Garza 等[34]分別用標(biāo)準(zhǔn) ELISA 法和 Luminex xMAP?珠捕獲 ELISA 法檢測急性和潛伏性結(jié)核感染患者（潛伏結(jié)核感染為對先前獲得的 MTB 抗原有持續(xù)免疫反應(yīng)但沒有臨床證據(jù)證明表現(xiàn)為活動性 TB 的狀態(tài)）血清中 HspX 蛋白及抗 HspX 的 IgG 和 IgM 抗體含量，結(jié)果顯示潛伏性結(jié)核感染患者組比活動性結(jié)核病組表現(xiàn)出較高的 HspX 蛋白水平及抗體水平（= 0.003）。因此血清中 HspX 蛋白和抗 HspX IgM 抗體的存在可能是潛伏性結(jié)核病的標(biāo)記物。

3 與必需的細(xì)胞功能有關(guān)的靶點

3.1 腺嘌呤核苷三磷酸合成酶

貝達(dá)喹啉（Bdq，圖 4），曾被命名為 TMC207 或 R207910，是一種二芳基喹啉類化合物，被美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）批準(zhǔn)用于治療耐多藥肺結(jié)核病。Bdq 作用于ATP合成酶，導(dǎo)致 ATP 耗竭，從而引起 MTB 死亡。Bdq 對快速生長期、休眠期及具有耐藥性的 MTB 都有抑制活性，且對 MTB 有高度選擇性，對其他常見的普通細(xì)菌幾乎無活性[35]。Bdq 耐藥性的產(chǎn)生與 MTB基因和基因有關(guān)：基因 63 位密碼子的基因突變使 Bdq 與 ATP 合酶 C 亞基結(jié)合受阻；基因 63 位或 66 位密碼子的基因突變將阻止 Bdq 進(jìn)入 ATP 合酶的結(jié)合口袋；基因突變會產(chǎn)生 Bdq 與氯法齊明交叉耐藥[36-37]。Bdq 可能影響患者的心電活動，導(dǎo)致患者心臟節(jié)律異常，出現(xiàn)惡心、關(guān)節(jié)痛和頭痛等不良反應(yīng)，其長期療效和安全性的關(guān)鍵數(shù)據(jù)是不完整的，所以應(yīng)該慎用 Bdq[38]。

圖 4 ATP 合成酶抑制劑貝達(dá)喹啉

3.2 Ser/Thr 蛋白激酶 G

MTB 共包含兩組信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)，雙組分系統(tǒng)和 Ser/Thr 蛋白激酶信號系統(tǒng)。MTB 共編碼 11 種 Ser/Thr 蛋白激酶，分別為 PknA、PknB、PknD、PknE、PknF、PknG、PknH、PknI、PknJ、PknK 和 PknL。這些激酶主要參與菌體的生長發(fā)育、毒力以及能量代謝等生理過程[39]。其中，PknA、PknB 和 PknG 3 種蛋白激酶對 MTB 的體外生長很重要。深入研究發(fā)現(xiàn)，敲除基因的突變株侵染巨噬細(xì)胞時，被溶酶體消化的巨噬細(xì)胞數(shù)量明顯多于 PknG 功能正常的菌株；在恥垢分枝桿菌中表達(dá) PknG 也可以顯著地阻斷吞噬體與溶酶體的融合[40]。最新研究表明，PknG 可能通過調(diào)節(jié)代謝途徑中 GarA 的磷酸化狀態(tài)，阻斷溶酶體降解巨噬細(xì)胞內(nèi)的分枝桿菌，從而維持分枝桿菌在細(xì)胞內(nèi)的生存[41]。Singh 等[42]找到了 3 個具有明顯 PknG抑制活性的化合物。通過卡介苗感染 THP-1 巨噬細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)化合物 NRB04248（圖 5）能夠抑制卡介菌的增長且對宿主的巨噬細(xì)胞無毒。上述研究結(jié)果表明，化合物 NRB04248 可以作為 PknG 抑制劑進(jìn)行深入研究。

3.3 絲狀溫敏蛋白 Z

絲狀溫敏蛋白Z（FtsZ）是一種 GTP 酶，普遍分布在細(xì)菌體內(nèi)，參與細(xì)菌的有絲分裂過程。當(dāng) FtsZ 與 GTP 結(jié)合時，F(xiàn)tsZ 自我聚合成多聚體，隨后在菌體膜中心形成 Z-ring。在其他分裂的蛋白質(zhì)的幫助下，Z-ring 逐漸縮小形成隔膜，使菌體一分為二。當(dāng) GTP 水解后，F(xiàn)tsZ 聚合體又會再度分離成單體。若阻斷 FtsZ 蛋白的 GTP 酶活性，細(xì)菌分裂會受到抑制，從而使細(xì)菌死亡[43]。由于 FtsZ 是哺乳動物微管蛋白 tubulin 的對等蛋白，所以已知的微管蛋白抑制劑可作為開發(fā) FtsZ 抑制劑的一個很好的起點。Park 等[44]分析先前報道的 tubulin 抑制劑，將苯并咪唑作為母體，合成了 376 個三取代的苯并咪唑衍生物，并對其生物活性進(jìn)行研究，最終得到了一個 MIC = 0.63 μg/ml，與MTB-FtsZ 親和力為 1.32 μmol/L 的化合物。林媛等[45]建立了以 FtsZ 為靶點的高通量篩選模型，利用該模型篩選得到的化合物 212H（圖 6），212H 可以抑制 FtsZ 的 GTP 酶活性，并且可以抑制 FtsZ 的聚合。以 FtsZ 為靶點，通過虛擬篩選得到的化合物 228C、144G和 90D（圖 6）均能夠抑制 FtsZ 的 GTP 酶活性，均具有較好的抗恥垢分枝桿菌活性，為以 FtsZ 為靶點的抗結(jié)核藥物研究提供了較好的分子探針[46]。

圖 5 PknG 抑制劑 NRB04248

3.4 與莽草酸途徑有關(guān)的靶點

莽草酸途徑是細(xì)菌、真菌、藻類和高等植物合成芳香族氨基酸、葉酸、分枝菌酸、泛醌、萘醌等必需物質(zhì)的一條重要代謝途徑。莽草酸途徑只存在于細(xì)菌、真菌、藻類和植物中，人體內(nèi)不存在該途徑，可以此途徑中的關(guān)鍵酶作為抗結(jié)核靶點[47]。

近年來，對催化莽草酸途徑第五步反應(yīng)的莽草酸激酶（SK）研究較多。Pereira 等[48]對 SK 與 MgADP 和莽草酸的三維結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)莽草酸的羧基主要與 SK 的 Arg58、Gly81 和 Arg136 相互作用，莽草酸的羥基主要與 SK 的 Asp34 和 Gly80 相互作用。Pereira 等[49]進(jìn)一步對SK 作為抗結(jié)核藥物靶點進(jìn)行了總結(jié)，為合理設(shè)計抗結(jié)核藥物提供了方向。Blanco 等[50]設(shè)計了一系列莽草酸分子類似物，并使用分子動力學(xué)模擬方法深入研究了這一系列底物類似物與 MtSK 蛋白的結(jié)合方式。雖然現(xiàn)在對 SK 的研究大多數(shù)停留在通過計算機輔助藥物設(shè)計，對天然底物進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造指導(dǎo)合成底物類似物階段，但合成的化合物與 SK 的親和力往往較好，所以進(jìn)一步開展 SK 作為抗結(jié)核藥物靶點的研究是有價值的。

3.5 與鐵載體合成相關(guān)的靶點

MTB 必須合成分泌鐵載體來轉(zhuǎn)運鐵，鐵在 MTB 許多重要的生物學(xué)過程中起輔助作用，有效的鐵攝取對 MTB 生存至關(guān)重要。鐵載體合成過程中的關(guān)鍵酶包括 MbtA、MbtB 和調(diào)節(jié)蛋白 IdeR，其中對 MbtA 抑制劑的研究較多。Labello 等[51]獲得了親和力跨 6 個數(shù)量級的 31 個抑制劑，通過研究 MbtA 與抑制劑之間的構(gòu)效關(guān)系，預(yù)測了MbtA 第二代抑制劑。Maganti 等[52]通過分子動力學(xué)模擬和分子對接的方法探索 MbtA 的蛋白結(jié)構(gòu)，為作為抗結(jié)核治療的 MbtA 抑制劑的合理設(shè)計提供了參考。Meneghetti等[53]證明了 MbtA 抑制劑在小鼠體內(nèi)的抗結(jié)核作用，提示靶向鐵攝取系統(tǒng)可以作為一種有效的抗結(jié)核策略。

3.6 P450酶系

許多細(xì)菌 P450酶系的酶不超過 5 種，大腸桿菌中甚至沒有 P450酶系，而在 MTB 中 P450酶系卻含有 20 多種酶，表明其在 MTB 代謝中發(fā)揮著重要的作用，也表明其中的一些酶很有可能成為新的抗結(jié)核藥物靶點[54]。近年來，對MTB 中 P450酶系 CYP51、CYP121和 CYP1413 種酶的研究較多。McLean 等[55]研究發(fā)現(xiàn)，唑類藥物對 CYP121的親和力比 CYP51高，而且一系列唑類藥物對 CYP121的親和力大小與其潛在的抗結(jié)核活性相關(guān)，說明 CYP121可能才是唑類藥物的真正靶點。對 CYP51和 CYP121的晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，探索兩種酶的生物學(xué)功能和底物選擇性，為設(shè)計以 P450氧化還原系統(tǒng)為靶點的抗結(jié)核藥物提供基礎(chǔ)[54, 56]。Salehi 等[57]對 MTB 基因組中可能存在免疫原性的重組蛋白進(jìn)行了免疫原性評價，發(fā)現(xiàn) P450酶系 CYP141蛋白可以作為 MTB 候選疫苗進(jìn)行深入研究。

4 小結(jié)

除上述抑制結(jié)核分枝桿菌 DNA 合成、RNA 合成、細(xì)胞壁合成及能量代謝途徑的靶點外，與細(xì)菌蛋白質(zhì)合成有關(guān)的肽脫甲酰基酶、與細(xì)胞壁合成相關(guān)的肌醇-1-磷酸合成酶、與電子傳遞鏈有關(guān)的 1,4-二羥基-2-萘甲酰輔酶 A 合成酶以及與 DNA 復(fù)制和修復(fù)機制相關(guān)的酶和蛋白質(zhì)等也可以作為抗結(jié)核藥物的潛在靶點。隨著生物技術(shù)的發(fā)展，通過基因組測序及基因敲除等技術(shù)比較 MTB 基因組和人類基因組差異，可在 MTB 各種代謝途徑中尋找理想的抗結(jié)核藥物靶點。總之，不管靶向何種實體，對結(jié)核分枝桿菌的生存和致病途徑進(jìn)行多個方向的思考和研究將有助于人們開發(fā)抗結(jié)核藥物，以實現(xiàn)對結(jié)核病的控制和治療。

圖 6 FtsZ 抑制劑

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姜威，Email：imbjiangv@163.com；司書毅，Email：sisyimb@hotmail.com

2018-03-07

10.3969/j.issn.1673-713X.2018.03.011