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幽门螺杆菌（H. pylori）耐药性问题凸显，亟需新疗法。本研究针对其组氨酰 tRNA 合成酶（HpHRS）开展研究，通过克隆表达纯化该酶，结合圆二色谱、荧光猝灭及虚拟筛选等，发现潜在抑制剂 ZINC39960778 和 ZINC30878996，为抗菌药物开发提供新方向。
幽门螺杆菌（Helicobacter pylori）是一种寄生于人类胃部的革兰氏阴性菌，它就像一个 “隐形的破坏者”，悄悄引发胃炎、胃溃疡甚至胃癌等多种严重胃肠道疾病。据估计，全球约有一半人口感染了这种细菌，尤其在发展中国家更为肆虐。更让人头疼的是，随着抗生素的广泛使用，幽门螺杆菌的耐药菌株不断涌现，原本有效的抗生素治疗方案效果大打折扣，很多时候甚至面临无药可用的尴尬局面，这使得开发全新的治疗策略变得刻不容缓。
在这样的背景下，印度科学研究所的研究人员聚焦于细菌蛋白质合成的关键酶 —— 组氨酰 tRNA 合成酶（Histidyl tRNA Synthetase，HRS），开展了一项极具意义的研究。他们的研究成果发表在《Enzyme and Microbial Technology》上，为对抗幽门螺杆菌感染打开了新的思路。
研究人员主要采用了以下关键技术方法：首先通过基因克隆技术获取幽门螺杆菌 26695 株的HpHRS 基因，并利用亲和层析和尺寸排阻层析技术对该酶进行表达与纯化；然后运用圆二色谱（Circular Dichroism Spectroscopy）分析酶与底物结合时的构象变化，借助荧光猝灭实验验证 L - 组氨酸和 ATP 与酶活性位点的结合；最后通过虚拟筛选 ZINC 数据库，并结合分子动力学模拟（100 ns 时长）和自由能景观分析，评估潜在抑制剂与酶的相互作用。
关键研究结果
酶的克隆、表达与纯化
通过 PCR 扩增成功获得约 1.3 kb 的HpHRS 基因片段，经酶切鉴定和测序验证，确认构建了正确的重组质粒，并实现了该酶的可溶性表达与纯化。
底物结合的构象变化
圆二色谱分析显示，当HpHRS 与底物结合时，α- 螺旋含量显著减少，β- 折叠结构增加，表明酶的空间构象发生了明显改变，这种变化可能与底物识别及催化功能密切相关。
配体结合验证
荧光猝灭实验表明，L - 组氨酸和 ATP 能够有效结合至酶的活性位点，证实了该酶在组氨酸活化过程中的关键作用。
虚拟筛选与分子模拟
从 ZINC 数据库中筛选出 ZINC39960778 和 ZINC30878996 两种潜在抑制剂，它们与HpHRS 的结合亲和力高于天然底物。分子动力学模拟显示，蛋白质 - 配体复合物在 100 ns 内保持稳定，其中 HRS - 组氨酰腺苷酸单磷酸（HAM）复合物稳定性最高。自由能景观分析进一步表明，结合配体的复合物比游离蛋白具有更大的构象自由度，提示这些抑制剂可能通过诱导酶构象变化来抑制其功能。
研究结论与意义
本研究首次系统解析了幽门螺杆菌组氨酰 tRNA 合成酶（HpHRS）的结构与功能特性，揭示了其与底物及潜在抑制剂相互作用的分子机制。通过生物物理实验与计算生物学方法的结合，不仅验证了HpHRS 作为新型抗菌靶点的潜力，还发现了具有高亲和力的候选抑制剂。这些成果为开发针对幽门螺杆菌的新型抗菌药物提供了重要的理论依据和先导化合物，有望突破当前抗生素耐药的困境。值得注意的是，HpHRS 与人类同源酶的结构差异为药物选择性提供了可能，未来若能通过实验进一步验证和优化这些抑制剂，将为幽门螺杆菌感染的治疗带来新的希望，对全球公共卫生领域具有重要意义。
