中国科学院广州生物医药与健康研究院张天宇研究员团队与广州市胸科医院胡锦兴教授团队合作发表的文章“EmbB and EmbC regulate the sensitivity of Mycobacterium abscessus to echinomycin”已在mLife网站正式上线。该研究通过检测棘霉素（Echinomycin，ECH）对脓肿分枝杆菌（Mycobacterium abscessus，Mab）的活性，发现ECH对Mab（MIC，2 µg/ml）尤其是embC基因缺失的Mab^ΔembC（MIC，0.0078-0.0156 µg/ml）具有极强的抗菌活性。该团队探究其中的机制时发现EmbB和EmbC可以通过改变细胞壁的通透性影响Mab对ECH的敏感性，EmbB和EmbC之间的互补性进化使得突变的EmbB可能通过部分行使EmbC的作用影响Mab^ΔembC对ECH的敏感性。

由于非结核分枝杆菌（NTM）对于大多数传统抗生素具有天然的耐药性，所以NTM感染引起的疾病极难治疗，其在全球感染率也逐年上升。因此，急需了解NTM天然耐药的机制以及开发新的抗NTM药物。

脓肿分枝杆菌（Mab）是最为常见的NTM，其感染的部位包括肺、皮肤、软组织、中枢神经系统和眼睛等。该研究发现了一种天然产物棘霉素（Echinomycin，ECH）对自主发光的Mab具有显著抗菌活性，最小抑菌浓度（MIC）为2 µg/ml (图1)。进一步检测发现embC基因缺失的Mab^ΔembC（ΔembC）菌株对ECH超敏感，MIC为0.0078-0.0156 µg/ml。利用ΔembC菌株筛选对ECH耐药的自发突变株并进行DNA测序分析发现了embB基因5种碱基突变（G1663A、G1741A、A917C、C1048G或G916A）导致的EmbB突变（V555I、G581S、D306A、R350G或D306N）可以使ΔembC菌株对ECH耐药。通过过表达、基因编辑证明了EmbB的突变与ΔembC对ECH的敏感性有关。在分枝杆菌中，EmbB参与细胞壁成分脂肪阿拉伯甘露聚糖（LAM）的合成，EmbC参与LAM中阿拉伯糖链的延伸。该团队之前的研究证明敲除embC可以改变Mab细胞壁的通透性，从而使其对很多抗生素变得敏感或者超敏感。因此，该团队推测ΔembC对ECH变得超敏感是因为EmbC的缺失导致其细胞壁通透性增加所致，而ΔembC菌的EmbB突变导致ΔembC菌株对ECH变得耐药可能与突变后的EmbB具备了部分EmbC的功能，从而导致细胞壁的通透性改变有关。通过溴化乙锭积累实验和不同Mab菌株对结晶紫的敏感性实验证明了EmbB的突变以及过表达确实可以降低ΔembC菌株的细胞壁通透性，但是其通透性仍然高于野生型Mab菌株（图2A和2C）。基于上述结果，该团队推测突变后的EmbB蛋白可能部分替代了EmbC的功能。通过比较多种分枝杆菌的EmbB和EmbC的序列以及对多种不同Mab菌株的细胞壁组分LAM和LM（图2B）分析，证明了EmbB和EmbC之间存在功能互补进化，从而影响Mab对ECH的敏感性。

总之，该研究证明了ECH对Mab具有很强的抗菌活性，EmbB和EmbC与Mab对ECH的敏感性相关并且EmbB的突变可以补偿EmbC的部分功能。

图1 液体培养中ECH对自发光的Mab菌株的时间-杀菌曲线。Soulvent，DMSO；ECH，棘霉素；CLR，克拉霉素。药物名称后边的数字表示浓度，单位为µg/ml。该实验重复三次，数据以平均值±标准差（SD）的形式表示。

图2 ΔembC中突变的embB可以减轻细胞壁损伤。（A）不同Mab菌株中溴化乙锭积累实验。（B）不同Mab菌株中LAM和LM的检测分析。M，蛋白Marker；wt，野生型Mab；ΔembC，embC基因敲除的Mab；ΔembC::embB^mutD306N，embB^D306N自发突变的ΔembC；ΔembC::embB^D306N，基因编辑获得的embB^D306N突变的ΔembC菌株。（C）不同Mab菌株对结晶紫的敏感性检测。Mab，野生型Mab；ΔembC::pVector，转入载体的ΔembC；ΔembC::pembB^wt,过表达野生型embB基因的ΔembC；ΔembC::pembB^R350G和ΔembC::pembB^D306N，过表达embB^R350G和embB^D306N基因的ΔembC；ΔembC::embB^R350G和ΔembC::embB^D306N，通过基因编辑获得的embB^R350G和embB^D306N突变的ΔembC；ΔembC::embB^mutR350G和ΔembC::embB^mutD306N，筛选获得的发生embB^R350G和embB^D306N突变的ΔembC；ΔembC::pembC^wt，回补野生型embC基因的ΔembC。

引用本论文：He J, Gao Y, Wang J, Hameed HMA, Wang S, Fang C, et al. EmbB and EmbC regulate the sensitivity of Mycobacterium abscessus to echinomycin. mLife. 2024;3:459–470. 

原文链接：

https://doi.org/10.1002/mlf2.12139

第一作者

何静  硕士

作者单位：安徽大学

作者简介：主要从事抗分枝杆菌药物开发，药物作用机制和耐药机制研究。

第一作者

高亚敏  助理研究员

作者单位：中国科学院广州生物医药与健康研究院

作者简介：高亚敏博士主要从事抗分枝药物研发，药物作用机制及耐药机制研究，构建自主发光细菌，建立基于自主发光菌的抗菌药物体内外筛选评价模型。

通讯作者

张天宇  研究员

作者单位：中国科学院广州生物医药与健康研究院

作者简介：张天宇博士专注结核病（TB）研究19年，尤其是在构建抗TB药物筛选、评价模型及药效评估、TB诊断及药物敏感性检测、对结核分枝杆菌进行遗传操作研究抗TB药物的耐药及作用机制、以及TB治疗性疫苗的研发等方面。

通讯作者

刘健雄  主任医师、硕士生导师

作者单位：广州市胸科医院

作者简介：刘建雄博士研究重点包括肺结核的快速诊断、肺结核的疫苗研究、耐药肺结核的治疗等方面。积极开展胸腔镜微创手术、靶向药物治疗等新技术、新项目应用。

通讯作者

胡锦兴  主任医师、博士生导师

作者单位：广州市胸科医院

作者简介：胡锦兴博士从事呼吸系统疾病、结核性疾病的诊治和科研工作20余年，对结核、呼吸系统常见病的诊疗具有丰富的临床经验，尤其擅长于结核性胸膜炎、胸腔镜诊疗、支气管结核及其局部介入治疗、肺外结核的诊疗。

通讯作者

H. M. Adnan Hameed

助理研究员

作者单位：中国科学院广州生物医药与健康研究院

作者简介：Hameed博士主要致力于探索抗结核药物的作用机制和分枝杆菌物种的耐药机制，旨在开发新的分枝杆菌感染的快速诊断方法和新的治疗方法，特别是针对结核病。

mLife

期刊简介

mLife是由中国科学院主管、中国科学院微生物研究所主办（中国微生物学会为合作单位）的我国微生物学领域第一本综合性高起点英文期刊。mLife瞄准全球微生物学领域高水平科研成果和前沿进展，报道内容覆盖微生物学各个学科。mLife的办刊目标是打造微生物学领域综合性国际旗舰期刊。目前，mLife已被国内外重要数据库ESCI、PubMed Central、Scopus、CSCD、DOAJ、CAS等收录。2024年6月20日，mLife首获影响因子4.6，位于Q1区。

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