结核分枝杆菌B0/W148多重耐药克隆中whiB6与kdpDE调控因子的功能解析及其进化优势机制

这篇研究通过构建H37Rv基因编辑模型，揭示了结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis)多重耐药(MDR)克隆B0/W148特有的whiB6 T51P和kdpDE ΔCA突变对ESX-1分泌系统和钾离子调控网络的转录重编程作用。尽管未发现突变直接增强毒力，但研究为理解该克隆的全球传播提供了关键分子机制，挑战了"高毒力驱动传播"的传统假说。

　　

研究背景

结核病(TB)仍是全球重大公共卫生威胁，2023年导致125万人死亡。其中多重耐药(MDR)结核分枝杆菌(M. tuberculosis)克隆B0/W148起源于北京谱系2型，在俄罗斯和欧洲广泛传播。该克隆除环境因素外，其遗传特征可能促进传播。研究聚焦于该克隆特有的两个调控基因突变：转录因子whiB6的T51P错义突变和双组分系统kdpDE的ΔCA缺失突变。

基因组特征分析

通过比较32株B0/W148克隆（29株MDR）与457株其他谱系菌株，鉴定出30个MDR克隆特异性突变。whiB6位于ESX-1分泌系统核心区上游，其T51P突变可能影响ESX-1功能；kdpDE的ΔCA缺失导致KdpD与KdpE融合蛋白形成，可能改变钾离子感应机制。

体外生长表型

在标准7H9培养基中，H37RvΔwhiB6和ΔkdpDE突变株及其互补株生长曲线与野生型无差异。钾限制条件下（0 mM K⁺），所有菌株生长均减缓，但突变未加剧生长缺陷，表明这些突变不直接影响基础代谢适应性。

转录组学发现

whiB6 T51P的调控失效：

• 启动子正常（无G插入）的whiB6 WT互补株可激活ESX-1核心区9个基因（如esxA/esxB）和基因组其他44个基因
• T51P突变使whiB6丧失调控功能，导致ESAT-6/CFP-10分泌水平与H37Rv相当
• 意外发现whiB6还抑制espACD操纵子表达，提示其对ESX-1系统的双向调控

kdpDE ΔCA的功能障碍：

• ΔCA突变导致kdpFABC在富钾条件下异常激活，缺钾时丧失诱导能力
• 钾应激下，ΔCA突变株85个基因表达异常，涉及脂代谢（fadD7/fadD11）、氧化还原（gabD2）等通路

小鼠感染实验

BALB/c模型中：

• whiB6 T51P互补株肺部载菌量与野生型相当，未表现高毒力
• ΔkdpDE突变株感染60天后载菌量显著低于H37Rv，但ΔCA互补仅部分恢复表型
• 结果反驳了kdpDE缺失导致高毒力的既往观点

研究意义

该工作首次系统解析了B0/W148克隆两个特征性突变的分子机制，提出其传播优势可能源于：

1. whiB6突变导致的ESX-1系统表达模式改变
2. kdpDE突变重塑的钾应激响应网络
3. 其他未研究的28个突变协同作用
   研究为理解结核分枝杆菌适应性进化提供了新视角，强调需超越"毒力决定传播"的简单范式。