结核杆菌的持留性(persistence)和耐药性是当前抗结核治疗面临的两大障碍。结核菌的持留性导致结核病疗程过长,而漫长的疗程是导致耐药结核杆菌不断出现的主要原因。本项目依据"持留状态结核杆菌经乙醛酸循环途径获得能量维持生存,该途径中的关键酶异柠檬酸裂解酶决定结核杆菌的持留性"这一最新基础研究成果,在我们长期抗菌药物筛选研究的基础上,通过克隆表达结核杆菌异柠檬酸裂解酶(ICL),建立以异柠檬酸裂解酶为靶点、靶向持留结核杆菌的高通量药物筛选模型,利用我国丰富的微生物资源,从微生物代谢产物及其他来源的化合物中筛选异柠檬酸裂解酶抑制剂,以期获得靶向持留结核杆菌的新型抗结核药物。这类药物与传统的靶向生长型结核杆菌的抗结核药物不同,具有全新的作用机制,能有效杀灭持留状态结核杆菌,与现有的抗结核药物联用,能缩短疗程,减少耐药菌的产生,有效控制结核病疫情。
研究表明处于持留状态的结核杆菌通过乙醛酸循环途径获取能量,维持其在宿主体内的长期存在,导致结核病疗程过长。异柠檬酸裂解酶(ICL)是乙醛酸循环中的关键酶,决定结核杆菌的持留性。本研究利用分子生物学方法,在大肠杆菌中克隆表达了结核杆菌的icl基因,构建了高效表达ICL的基因工程菌;通过表达条件研究,使ICL蛋白表达量达到40%以上;通过四步层析和金属鏊合层析方法对工程菌的表达产物进行分离纯化,获得了纯度在90%以上、比活力分别为1.348U/mg和2.821U/mg的异柠檬酸裂解酶;通过考察各种因素对酶活力的影响,优化酶活测定体系,建立了以异柠檬酸裂解酶为靶点的新型抗结核药物筛选模型;利用该筛选模型对2560个化合物样品和8680个微生物发酵液样品进行了筛选,获得初筛阳性样品301个,初筛阳性率为3.47% ;对阳性菌株放线菌06-1229的发酵液进行了分离纯化,从中分离出阳性化合物06-1229,并对其进行了理化性质研究,初步研究结果表明06-1229为一个微生物多糖,分子量为22773道尔顿,该化合物对正常条件和厌氧条件下培养的革兰氏阳性、阴性细菌及真菌几乎没有抑制作用。