natureimmunology：肺結核治療新研究

發布時間：2015-02-06 15:16 原文鏈接： natureimmunology：肺結核治療新研究

　　肺結核(tuberculosis)是目前世界上致病率與致死率最高的傳染病之一，根據世界衛生組織的報告僅2012年中全球患病人數達到了800萬人，其中100萬以上死亡。隨著肺結核的致病菌-結核桿菌（Mycobacterium tuberculosis，Mtb）近年來抗藥性越來越強，許多結核病患者沒有得到有效的藥物治療。結核桿菌在長年的進化選擇下，能夠寄生在宿主的巨噬細胞內部，并能有效避免免疫系統的感知與清除。因而，尋找合適的靶點分子進行藥物設計是清除結合桿菌的關鍵所在。

　　PtpA是結合桿菌分泌的一類去磷酸化酶（phosphotase： for protein dephosphorylation）。由于其可以分泌到細菌外部，即巨噬細胞胞漿中，所以是最容易設計的藥物靶點。然而，目前針對其活性區域的抑制劑特異性不高，導致此類藥物副作用太大。最近，中國科學院微生物所劉翠華博士課題組在《nature immunology》雜志在線發表了她們對于結核桿菌分泌的ptpA的致病機制的研究，并希望可以通過此研究成果針對ptpA或者其底物分子設計相關的藥物。

　　首先，作者利用HEK293T以及HELA報告基因模型檢測了ptpA對于外界刺激引起的下游轉錄因子激活的調節作用。研究發現，ptpA可以有效抑制由TNF-a，IL-1b引起的NF-kB激活，而且可以抑制由小G蛋白ras引起的AP-1的激活。作者進一步通過野生型Mtb以及ptpA缺失突變體進行體外巨噬細胞感染。生化檢測發現：ptpA可以有效抑制感染過程中NF-kB的激活以及JNK，p38的磷酸化，但是對于ERK蛋白的磷酸化沒有明顯影響。說明ptpA可以通過某種方式抑制MEK信號通路與NF-kB信號通路的傳遞。

　　之后，作者檢測了結核桿菌感染巨噬細胞后，細胞內TNF-a，IL-1b的表達水平以及上清中的釋放情況，結果顯示：缺失ptpA后，結核桿菌能夠引起更多的IL-1b以及TNF的產生，在人為地向突變體中轉入ptpA后，兩種細胞因子的產量收到了抑制。另一方面，如果結核桿菌中過量表達ptpA，那么TNF-a與IL-1b的產量將會受到進一步的抑制。接下來，作者通過腹腔注射的方式向小鼠體內感染結核桿菌，得到了與體外相似的結果，同時，結核桿菌的增殖水平以及組織遭受感染的嚴重程度也與之相符。以上說明ptpA缺失可以抑制下游細胞因子的表達，從而保護自身不受免疫系統清除。

　　那么ptpA是如何起作用的呢？作者發現，ptpA的功能受到其去磷酸化活性的影響：當人為地將其催化活性位點突變（D126A）之后， ptpA抑制JNK以及p38的能力均受到了影響，而NF-kB的抑制效應則不受到此影響。之后，作者通過酵母雙雜的實驗鑒定出泛素蛋白（Ubiquitin）是可能與ptpA相互作用的靶向分子。通過分子模擬以及突變后的各種生化分析，作者發現ptpA里面有一段a-helix與泛素蛋白存在直接的相互作用。下游的功能檢測也證明：ptpA表面a-helix的突變與去磷酸化活性位點的突變均對ptpA的抑制能力產生影響。體內實驗也證實了這一觀點。

　　但是ptpA對NF-kB信號的抑制通并不依賴于ptpA的去磷酸化活性。作者仍舊通過酵母雙雜交的方法鑒定出TAB3蛋白與ptpA也存在相互作用。TAB3是TAB家族的成員，在TRAF下游介導NF-kB的激活。作者通過免疫共沉淀技術證明ptpA與TAB3確實存在相互作用，同時發現ptpA能夠抑制TRAF2，TRAF6，TAB3等引起的NF-kB的影響，但并不抑制TAK1與TAB1引起的NF-kB的激活。之后，作者發現在有ptpA存在的情況下，TAB3的K-63泛素化受到了抑制，說明ptpA通過抑制TAB3的K-63泛素化來抑制其正常激活NF-kB的功能，TAB3的RNA干擾實驗也證實了這一說法。

　　綜上，作者利用一系列生化的手段證明了結核桿菌ptpA抑制巨噬細胞AP-1，NF-kB激活的兩種不同的分子機制。也許在臨床上我們能夠利用這一發現設計更加特異性針對ptpA功能的藥物用于治療結核病患者。