基于结构的药物重定位靶向结核分枝杆菌LigaseD及其抑制剂实验验证

《Archives of Biochemistry and Biophysics》：Structure-Based drug repurposing and experimental validation of inhibitors targeting LigaseD from Mycobacterium tuberculosis

本文采用结构导向的药物重定位策略，筛选出靶向结核分枝杆菌（Mtb）非同源末端连接（NHEJ）通路关键酶LigaseD腺苷化结构域（LigDom）的抑制剂L-756423，并通过分子动力学模拟揭示其稳定结合模式。进一步实验验证其结构类似物茚地那韦（Indinavir）可竞争性抑制ATP结合，阻断腺苷化反应，在氧化应激条件下显著削弱Mtb存活能力，为潜伏性结核治疗提供了新思路。

　　

^亮点

^{ATP依赖性DNA连接酶的序列与结构同源性分析}

从UniProt数据库获取结核分枝杆菌LigaseA、B、C、D及人类LigaseIV的蛋白序列。使用Clustal Omega网络服务器对Mtb连接酶的LigDom进行多序列比对，并通过ESpript 3.0可视化序列相似性。采用EMBOSS Needle进行全局序列两两比对，计算全长蛋白及催化核心结构域（NTase和OB折叠）的序列一致性与相似性百分比。

^{针对Mtb LigD的LigDom筛选FDA批准药物}

多序列比对显示LigDom与其他Mtb ATP依赖性连接酶序列相似度超过90%，关键活性位点残基高度保守。全长蛋白比对显示LigD与其他连接酶一致性较低（12-18%），但催化核心保守性显著提升（如LigD的LigDom与LigC催化核心一致性达27.2%）。结构叠合证实LigA因辅助结构域而存在明显差异。

^结论

本研究通过结构导向的药物重定位策略，成功鉴定出靶向Mtb LigD的LigDom抑制剂。抑制LigDom可破坏NHEJ通路中关键的ATP结合与腺苷化步骤，进而影响潜伏期结核菌的存活。分子对接与动力学模拟将L-756423确定为结合自由能最低的顶级抑制剂，其结合在稳定复合体的同时诱导结构域间区域柔性增加，提示OB结构域可能发生构象重排。