揭示利奈唑胺血液毒性的新机制：代谢物PNU142586通过靶向TOP2A/TOP2B抑制DNA拓扑异构酶活性

《科学·进展》推荐：为解决利奈唑胺(LZD)长期使用导致的血液毒性机制不明问题，研究人员通过临床队列结合多组学分析，发现其主要代谢物PNU142586通过靶向DNA拓扑异构酶2-α/β(TOP2A/TOP2B)抑制DNA解旋和ATP水解，导致细胞增殖障碍和线粒体功能异常。该研究为优化抗生素设计提供了新靶点。

　　

抗生素利奈唑胺(LZD)是治疗耐多药结核病(MDR-TB)和革兰阳性菌感染的重要药物，但其长期使用会导致高达36%的贫血和32%的血小板减少等血液毒性。尽管既往研究认为线粒体核糖体抑制是主要原因，但临床发现肾功能正常患者仍出现毒性，且毒性程度与母药浓度相关性较弱，提示其代谢物可能参与毒性过程。

为破解这一难题，来自精准结核病医学中心的研究团队开展了跨学科研究。通过84例患者队列分析，首次发现LZD主要代谢物PNU142586的暴露量与毒性风险显著相关（AUC增加1.64倍）。借助反向虚拟筛选和转录组特征分析锁定TOP2A/TOP2B为关键靶点，结合分子动力学模拟揭示PNU142586通过同时结合ATP酶结构域（K_D=300.8 μM）和DNA结合域（K_D=310.6 μM），阻碍DNA解旋构象形成并抑制ATP水解。体外实验证实PNU142586对TOP2介导的kDNA去环化（IC₅₀≈150 μM）和scDNA松弛具有剂量依赖性抑制，且能拮抗依托泊苷(VP16)诱导的DNA断裂。在HL-60和THP-1细胞中，PNU142586通过抑制TOP2导致S/G₂-M期阻滞和MT-CO1转录下调（P<0.005），该效应在TOP2A/TOP2B敲除后减弱。斑马鱼实验进一步验证其可诱发心包水肿（0.125 mM）并抑制^mt-co1表达。

关键技术包括：1）基于84例患者队列的药代动力学(PK)建模；2）SePreSA/ACID双平台反向分子对接；3）SigCom LINCS转录组特征匹配；4）200ns分子动力学(MD)模拟；5）冷冻电镜(cryo-EM)解析TOP2A-DNA结合域结构；6）斑马鱼胚胎毒性表型分析。

主要发现包括：

1. 临床关联性：肾功能正常患者中，PNU142586的AUC与毒性风险呈正相关（P=0.079），且与LZD浓度相关性弱（r²=0.14）。
2. 靶点鉴定：PNU142586通过WH