结核分枝杆菌黏附素Apa与纤维连接蛋白的蛋白质复合体结构研究

Tuberculosis (TB), one of the leading causes of mortality，is an infectious disease caused by Mycobacterium tuberculosis (Mtb). Understanding the pathogenesis of Mtb is essential for the development of novel vaccine and therapeutics. Attachment is the first of pathogen infection and is closely related to a successful pathogenicity. The secretory and cell surface protein alanine-proline-rich (Apa) is crucial adhesin of Mtb. It plays an important role in host cell attachment and entry by binding to fibronectin (Fn). However, no structural information of Apa is available and the underlying mechanism of Apa-Fn interaction is unclear. In this study, we propose to solve the crystal structure of novel Mtb antigen Apa and complex structure of Apa-Fn(cell-binding domain, CBD). The expected results shall advance our understanding of Apa and the binding pattern between Apa and Fn, which will further expand our knowledge about Mtb pathogenesis and provide critical guidance in developing novel anti-tuberculosis agents.

结核病是由结核分枝杆菌(Mtb)所造成的细菌性感染，也是致死率最高的疾病之一，而明晰Mtb的感染机制，是研发新型抗结核疫苗和治疗方法的重要基础。黏附是病原菌接触和感染细胞的第一步，与致病性密切相关。黏附素Apa是Mtb细胞表面富含丙氨酸与脯氨酸的分泌型抗原，与宿主的纤维连接蛋白(Fn)结合。Apa与Fn的结合与Mtb的感染直接相关，显示Apa对于Mtb附着以及感染宿主细胞扮演重要角色，然而目前尚无Apa相似蛋白质结构可参考，其与Fn的结合模式及分子相互作用机制亦不明确。本项目将解析MtbApa蛋白质晶体结构，和Apa与Fn(cell binding domain, CBD)的复合体结构，探究影响相互作用的Apa的关键氨基酸位点，阐明Apa在宿主黏附机制中所扮演的角色，借此可以更深入的了解Apa对Mtb黏附于宿主细胞表面的重要性，为深入研究Mtb致病机理和新型疫苗和药物的研发奠定理论基础。

结核病是由结核分枝杆菌(Mtb)所造成的细菌性感染，也是致死率最高的疾病之一。黏附是病原菌接触和感染细胞的第一步，与致病性密切相关。黏附素Apa是Mtb细胞表面富含丙氨酸与脯氨酸的分泌型抗原，与Mtb的感染直接相关。申请人通过结构解析的方法，获得了Apa的结构数据，并对文献报道的潜在结合位点R258W259F260V261进行了验证，结果发现，这四个位点并不具有结合底物的能力。与此同时，通过本项目的支持，我们还解析了吲哚生物碱合成中的两个重要stig-环化酶FamC1和FilC1，衣草花青菌素前体合成酶（CLDS）及异二酰基二磷酸合成酶（Mcl22）的蛋白质及其与底物复合体的结构，并解释了相应催化机理，完成了项目任务。另外，在研究过程中使用浸泡重金属Hg的方法尝试解析相位角，为今后解决相似问题提供一种参考。