新的化合物能夠有效抵抗分枝桿菌,但對哺乳動物蛋白酶體卻毫發無傷。圖為結核分枝桿菌。
結核分枝桿菌所具有的進入非復制狀態的能力——從而使標準抗生素無法對其產生有效影響——迫使長期治療成為必須,進而導致病人的藥物遵從性降低,而這又能夠促進抗藥菌株的出現。據最近出版的《自然》雜志報道,美國科學家發現,用某種化合物(oxathiazol-2-one)能夠有選擇地抑制分枝桿菌蛋白酶體,對于瞄準這種非復制狀態非常有用,這意味著新的方法能夠在發展中國家抗擊這種最普遍的傳染病。
分枝桿菌是已知唯一具有蛋白酶體——蛋白質聯合體,能夠降解被損害的蛋白質,在結構上保存于從古生菌到真核細胞的微生物中——的細菌性病原體。這種保存為研制特定種類的蛋白酶體抑制劑——即并非宿主的內生毒物——制造了障礙,然而,與哺乳動物蛋白酶體所具有的7類β-子群相比,結核分枝桿菌蛋白酶體的內核僅僅包含有一類β-子群,從而為尋找病原體的特定靶點提供了可能性。
對兩萬種化合物進行的生物體外篩查鑒別出了結核分枝桿菌蛋白酶體的兩種oxathiazol-2-one抑制劑,名為GL5和HT1171。當濃度為50μM時,這些化合物在1小時之內在牛型結核菌細胞中抑制了90%的蛋白酶體活性。在導致細菌休眠的相關病理狀態的氧化硝基壓力模型下,GL5和HT1171導致了結核分枝桿菌細胞依據濃度的致死,然而在濃度達到75μM時,它們對于哺乳動物細胞系卻沒有明顯的毒性。這種特定種類的選擇性通過動力學研究得到了證明,表明與人類蛋白酶體相比,這種抑制劑對結核分枝桿菌蛋白酶體的有效抵抗是前者的1000多倍。
利用液相色譜法——用來研究抑制機制的質譜分析方法,美國紐約市魏爾-康奈爾醫學院的Gang Lin與同事發現,GL5和HT1171能夠更改結核分枝桿菌蛋白酶體β-子群的氨基酸末端蘇氨酸殘基。通過研究結核分枝桿菌蛋白酶體的晶體結構及其與HT1171的結合,研究人員確認了抑制劑能夠導致蛋白酶體的一種顯著的構象變化。有證據表明,非守恒的氨基酸與用來穩定這些構象變化的蛋白酶體活性位點之間相距很遠,從而可以解釋為什么抑制劑能夠有效抵抗分枝桿菌,而對哺乳動物蛋白酶體卻是無效的。
然而許多當前可用的針對肺結核靶點核糖體的抗傳染方法都依賴于分枝桿菌的復制來奏效,瞄準蛋白酶體的藥物將戰勝這一最主要的局限性,并為對抗肺結核流行提供更加廣泛而有效的武器。
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