抗结核先导化合物IMB-YH-8作用靶点及作用机制研究

Tuberculosis is a chronic infectious disease caused by the Mycobacterium tuberculosis. Since the emergence of antimicrobial resistance against M. tuberculosis represents a growing threat to public health, the need for compounds presenting a novel mode of action is of utmost importance. In previous studies, a compound IMB-YH-8 without cross resistance with existing anti-tuberculosis drugs was obtained. In this study, the target of IMB-YH-8 is screened by comparative genomics analysis of the inductive resistance mutants, and the targets will be confirmed by the interaction detection between the compound and target proteins, as well as phenotypic analysis of the over-expression/low-expression/depletion mutant. Meanwhile, bacterial cytological profiling and omics technology are applied to analyze the mechanism of action, and the metabolites detection are applied for further clarify. IMB-YH-8 is an anti-tuberculosis compound with a mode of action that differ from the known anti-tuberculosis drugs. The results of this projects may play an important role in the further optimization of this compounds, and provide new targets and new ideas for new anti-tuberculosis drugs.

肺结核是由结核分枝杆菌引起的一种慢性传染病，耐药结核分枝杆菌的出现加重了结核病对公共健康造成的威胁，发展新型作用机制的抗结核药物迫在眉睫。本实验室筛选获得的化合物IMB-YH-8具有强体外抗结核分枝杆菌活性，且不与现有抗结核药物产生交叉耐药性。本研究拟通过对诱导耐药突变株进行比较基因组学分析，初步筛查IMB-YH-8候选靶点；通过分析化合物与候选靶点蛋白间相互作用，并对靶点基因过表达/低表达/缺失突变株进行表型分析，最终确定靶点蛋白；运用细菌细胞学、转录组学分析，预测IMB-YH-8作用机制，通过检测相应通路代谢产物，进一步阐明其作用机制。本课题研究对象IMB-YH-8与现有抗结核药物作用机制不同，其作用靶点与作用机制的阐明将为该化合物进一步优化提供科学依据，也为新型抗结核药物研发提供新靶点、新思路。

耐药结核分枝杆菌的出现加重了结核病对公共健康造成的威胁，因此发展新型作用机制的抗结核药物迫在眉睫。本实验室筛选获得的化合物IMB-YH-8具有强体外抗结核分枝杆菌活性，且不易产生诱导耐药性。转录组分析结果显示，IMB-YH-8处理可引起AG、PDIM+PGL以及FAS-II生物合成路径相关基因差异表达显著。AG及PDIM+PGL均为分枝杆菌细胞壁重要组成成分，该研究表明，IMB-YH-8可能通过影响细胞壁合成而发挥抗结核作用。.为进一步探究IMB-YH-8作用靶点，本研究通过靶标捕获试验获得57种与IMB-YH-8具有不同亲和力的蛋白，其中DnaK与FolK因其具有重要生物学功能，被选取为候选靶点进行深入研究。.分枝杆菌DnaK在天然蛋白折叠中发挥着至关重要的作用，尤其是对大分子脂类合成酶。研究结果显示，IMB-YH-8与DnaK具有中等强度相互作用，其结合位点位于DnaK的NBD结构域。IMB-YH-8处理可引起DnaK伴侣蛋白体系相关蛋白差异表达显著，且IMB-YH-8能够体外抑制DnaK功能。代谢组分析结果表明，IMB-YH-8处理后差异代谢物在脂类代谢通路富集显著。本研究证明，DnaK是IMB-YH-8的重要靶点，其通过抑制DnaK活性，导致脂类代谢异常，从而导致细胞膜结构损伤。.此外，代谢组结果显示，IMB-YH-8也可引起核苷酸、氨基酸等重要代谢通路差异代谢物富集显著，其机制可能与叶酸合成关键酶FolK有关。qRT PCR分析结果表明，IMB-YH-8处理可引起folK及其相关基因差异表达显著。FolK作为另一重要潜在靶点，有待进一步深入研究。.本研究确定了DnaK为IMB-YH-8的重要作用靶点，初步阐明其作用机制，为抗结核药物研发提供了新的候选靶点。