结核分枝杆菌ATP结合盒超家族外排泵的研究进展

垦隧壁堡坌重！！！！堡！旦程望—ｌ±笪！！塑！！！』曼塑２堕：！！！！！！！！！∑！！：！；！奠！：！！结核分枝杆菌ＡＴＰ结合盒超家族外排泵的研究进展

王志伟郭志荣张林渡李传友【摘要】近年来，结核分枝杆菌的耐药菌株日益增多。使得治疗难度也在加大。其耐药主要是通过细胞壁的阻碍作用和基因突变所导致。但是仪凭这两种因素不能够完全解释分技孝ｆ菌的耐药机制。据研究，分枝杆菌的主动外排是另一种重要的耐药机制。主动外排泵对结核分枝杆菌的耐药方面的影响也越来越受人们的关注，而外排泵的类犁有很多，其中ＡＴＰ结合盒超家族是外排泵家族中的大家蕨，在外排作用中起到ｒ重大影响，通过总结近年来发表的文献，现对结核分枝杆菌ＡＴＰ结合盒超家族的抑制剂和作用底物的研究进行了综述。【关键词】结核分枝杆菌；ＡＴＰ结合盒超家族

ＲｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｏｎＡＴＰ－ｂｏｎｄｉｎｇｃａｓｓｅｔｔｅｓｕｐｅｒｆａｍｉｌｙｅｆｆｌｕｘｐｕｍｐｉｎｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｕｍｔｕｂｅｒｃｕｌｏｓｉｓＷＡＮＧＺｈｉ－ｗｅｉ。．ＧＵＯＺｈｉ—ｒａｎｇ，ＺＨＡＮＧＬｉｎ—ｂｏ，ＬＩＣｈｕａｎ—ｙｏｕ．‘ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＬｉｆｅＳｃｉｅｎｃｅ，ＪｉｌｉｎＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ１３０１１８，ＣｈｉｎａＣｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ：ＬＩＣｈｕａｎ—ｙｏｕ，Ｅｍａｉｌ：ｌｉｃｈｕａｎｙｏｕ６６８８＠ｈｏｔｍａｉｌ．ｃｏ＇ｑｌ［Ａｂｓｔｒａｃｔ］ＩｎｉｅｃｅＹｉｔｔｙｅａｒｓ，ｔｈｅｄｒｕｇ—ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｕｍｔｕｂｅｒｃｕｌｏｓｉｓｈａｓｂｅｅｎｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ，ａｎｄ

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近数十年结核病又有再次回升的趋势，尽管卡介苗和一些抗结核药物对治疗结核病起到了一定的作用，然而迄今结核病仍然是导致死亡的传染病之一。结核病主要是由于感染结核分枝杆菌所导致，而结核分枝杆菌发展到现在出现了许多ＭＤＲ和ＸＤＲ的菌株。此外，结核分枝杆菌对大多数的抗生素本身都有抗性，一般情况下，是由于它们的细胞被膜对抗生素的渗透起到有效的阻碍作用。外排泵就是能够通过膜蛋白依靠能量挤压出单一的抗生素或ＤＯｌ：１０．３７６０／ｃｍａ．ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３－４３６Ｘ．２０１２．０１４．０１３基金项目：首都医学发展基金课题（２００９－１０５５）ｉ北京市２１５高层次卫生人才（２００９—３—５０）作者单位，１３０１１８长春。吉林农业大学生命科学学院（乇志伟、张秫波）＃】０１】４９首都医科大学酣属北京胸科医院细菌免疫学研究室（王志伟、郭志荣、李传友）通信作者：李传友，Ｅｍａｉｌ：ｌｉｃｈｕａｎｙｏｕ６６８８＠ｈｏｔｍａｉｌ．ｃｏｒｎ．综述．者是一些化学物质和非本身所含有的物质，与细胞壁协作，作为影响渗透的阻碍物增加了固有的药物抗性。外排泵主要分为５种类型：ＡＴＰ结合盒超家族（ＡＴＰ－ｂｉｎｄｉｎｇｃａｓｓｅｔｔｅｓｕｐｅｒｆａｍｉｌｙ，ＡＢＣ）、小多药耐药家族、主要易化子超家族、多药及毒性化合物外排家族和耐药节结化细胞分化家族。而ＡＢＣ是外排泵主要的大家族。对我们研究外排泵耐药机制有着重大意义，为新药的开发奠定基础。１ＡＢＣ外排泵近年来，主动外排是结核分枝杆菌耐药研究的难题，其作用机制还在进一步研究。药物外排泵可分为ＡＴＰ水解能驱动型和跨膜质子梯度能驱动型２种，前者中主要是以ＡＢＣ为代表，也是近些年研究的重点。此家族中，结核分枝杆菌ＡＢＣ转运蛋白对ＡＴＰ结合与ＡＴＰ水解的性质相同．这一发现来自于Ｓａｒｉｎ等ｕ］对组氨酸和麦芽糖转运蛋白的研究。ＡＢＣ转运蛋白水解ＡＴＰ的能力，作为评价转

万方数据星堕壁堡垫查垫！！生！旦整！ｉ鲞簦！！塑！翌！』垦！！区！！』！生垫！！！№！：丝！盟堡！！运蛋白功能是非常重要的。ＡＢＣ转运蛋白有２个疏水性膜生成区域（ＭＳＤｓ）和与其有密切关系的２个细胞质核苷酸结合区域（ＮＢＤｓ）。在许多细菌转运蛋白中。通过编码操纵子的基因。使这４个不同区域作为独立的多肽类被表达。然而，真核生物的ＡＢＣ转运蛋白通过单一基因编码，组成一个庞大的多重区域分子。所以，许多细菌ＡＢＣ转运蛋白包含２个ＮＢＤｓ、２个ＭＳＤｓ或者１个ＭＳＤ和１个ＮＢＤ在分子水平上也都被描述过。ＡＢＣ转运蛋白被分为泵入部分和泵出部分。泵入部分仅在原核生物中被发现，其也涉及对细胞外分子的摄取。泵出部分在真核生物和原核生物都被发现，它们从细胞质中排出分子。２结核分枝杆菌中ＡＢＣ外排泵的抑制剂ＡＢＣ转运蛋白在真核生物和原核生物中都有发现，组成了一个庞大的多亚基家族，转运各种分子（离子、氨基酸、多肽类、抗生素等）穿越生物膜。由于细菌需要摄取各种基础营养物质，这方面ＡＢＣ转运蛋白也起到了重要的作用，对这些转运蛋白在生理学功能上有一定的影响。２．１铁离子对ＡＢＣ转运体的影响转运铁离子的机制中。ＩｒｔＡ作为一个完整的ＡＢＣ转运基因，而ｌｒｔＢ作为一个不完整的ＡＢＣ转运基因。Ｒｖ２８９５ｃ作为一个可与含铁细胞结合的基因。这些都对ＡＴＰ外排泵起到一定的影响。研究表明，铁离子是决定病原菌毒力的关键因素口］，结核分枝杆菌要生存就必须与宿主的巨噬细胞进行对抗。这样就需要多种的作用机制。包括它能够从宿主中获得营养物质。所以，宿主使之与铁离子分离作为一种免疫反应对抗入侵的病原菌，从而进行自我保护。铁离子的存在对于结核分枝杆菌有至关重要的作用，所以细胞内的病原菌像结核分枝杆菌的生存，就需要很好的平衡铁代谢。２．２磷对ＡＢＣ转运体的影响磷是细菌生长所需要的物质，磷酸盐和亚磷酸盐都可以作为磷源。细菌需要在细胞内积累大量的磷进行储存，这样在外环境中的磷被消耗尽之后也能维持生长。在ＡＢＣ转运体的运输系统中，已有很多控制磷的转运的基因被研究，ｐｈｎＤＣＥ操纵子编码ｒ一个磷的ＡＢＣ转运蛋白，在磷匮乏的情况下会诱发突变；Ｐｈｎ和Ｐｓｔ作为磷的转运系统，当它们被敲除后仍然表现出对磷的摄取有很高的效率。然而，分枝杆菌摄取磷也有它的特殊性，化合物不能够为分枝杆菌提供磷源嘲。２．３碳水化合物对ＡＢＣ转运体的影响从分子水・１０９１・平上研究控制糖转运的蛋白很重要，但是其发生机理还不是很清楚。通过对结核分枝杆菌调节碳水化合物摄取的蛋白的分析，有一个很广大的基质光谱为早期观察腐生分枝杆菌提供了分子基础，它们被用作惟一的碳源和能量源。结核分枝杆菌基因组编码５个转运蛋白涉及糖的摄取，而吞噬体不能够提供一个富于各种糖的环境。所以，通过结核分枝杆菌的内膜对碳水化合物转运体的基质特异性的实验分析，显示了在人分枝杆菌的吞噬体里碳源的有效性。ＬｐｑＹ—ＳｕｇＡ—ＳｕｇＢ－ＳｕｇＣ［４０ＡＢＣ转运蛋白调节结核分枝杆菌对海藻糖的摄取，ＡＢＣ转运蛋白ＬｐｑＹ—ＳｕｇＡ—ＳｕｇＰｒＳｕｇＣ也被推测涉及二糖麦芽糖的运输。ＬｐｑＹ—ＳｕｇＡ—ＳｕｇＢ－ＳｕｇＣＡＢＣ转运蛋白还是结核分枝杆菌毒力的重要评定［５‘８］。由于在毒力方面它们的重要性，ＬｐｑＹ—ＳｕｇＡ—ＳｕｇＢ－ＳｕｇＣＡＢＣ转运蛋白可以被表示为一种新的靶点，用于对急性分枝杆菌传染的化学治疗，也可以作为潜伏性传染的治疗。３ＡＢＣ外排泵的作用底物研究对于ＡＢＣ外排系统在结核分枝杆菌中的作用底物，国内外进行了一系列的研究。相关研究表明，结核分枝杆菌在对氟喹诺酮类、新生霉素、吩噻嗪类等抗生素的耐药性中，ＡＢＣ转运蛋白都对其有外排作用，对研究结核分枝杆菌的耐药机制方面有一定的启示。现将各ＡＢＣ型外排泵底物总结见表１。

褒１各ＡＴＰ结合盒超家族型外排泵底物轰型底钫Ｒｖ２６８６ｃ．Ｒｖ２６８７ｃＲｖ２６８８ｃ，Ｐｓｔ氟唪诺酮类

Ｒｖｌ２１８ｃ新生霉索．嘧啶、毗咯

ａｃｒＡＢ－ＴｏｌＣ吩嚷嚷娄Ｒｖ０１９４氨苄青霉索、氯霉素、链霉素、四环翥．万古

霉素、红毒索．新生霉索

３．１耐氟喹诺酮类早期，外排泵导致的结核分枝杆菌对氟喹诺酮类药物的外排还很少，人们对其没有足够的重视。Ｐａｓｔａ等凹］研究表明，结核分枝杆菌ＨＢＴＲｖ株基因组中存在编码氟喹诺酮外排泵蛋白的操纵子，属于ＡＢＣ转运子家族，其中有３个共同表达的基因，Ｒｖ２６８６ｃ—Ｒｖ２６８７ｃ—Ｒｖ２６８８ｃ。研究该蛋白功能时发现。其过度表达的结核分枝杆菌，环丙沙星的耐药性很高，而仅Ｒｖ２６８６ｃ过度表达时，环丙沙星耐药性一般。对诺氟沙星则不管是表达完整的操纵子还是仅为Ｒｖ２６８６ｃ，突变株均低水平耐药。对这一现象，Ｐａｓｃａ等分析可能是由于Ｒｖ２６８６ｃ蛋白与宿主细胞内相关蛋白相互作用，形成一个药物转运体的缘故。经过利血平和维拉帕米

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