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为探究结核分枝杆菌（M. tuberculosis）黏附素对病原菌转录组的影响，研究人员通过转录组学分析 hbhA、mtp 单基因及双基因缺失突变株的全局基因表达。发现 43 个差异表达基因与中心碳代谢（CCM）、ATP 合成及细胞壁生物合成相关，揭示 MTP 和 HBHA 在结核发病机制中的重要作用，为 TB 诊疗提供新靶点。
结核病（TB）作为由结核分枝杆菌（M. tuberculosis）引发的慢性传染病，至今仍是全球公共卫生领域的一大难题，尤其在中低收入国家，其高发病率与死亡率亟待解决。当前，精准快速的床旁诊断技术、针对耐药菌株的有效药物以及预防成人和青少年 TB 的高效疫苗均存在缺口，而结核分枝杆菌的慢复制特性更导致诊断滞后，加剧了耐药菌株的传播。在此背景下，挖掘新型生物标志物成为突破现有困境的关键。已有研究表明，结核分枝杆菌表面的卷曲菌毛（MTP）和肝素结合血凝素黏附素（HBHA）在宿主 - 病原体相互作用中颇具潜力，但其对病原菌转录组的调控作用及在代谢通路中的具体机制尚不明晰。
为填补这一知识空白，南非夸祖鲁 - 纳塔尔大学（University of KwaZulu-Natal）的研究团队开展了相关研究。他们通过构建 hbhA、mtp 单基因及双基因（hbhA-mtp）缺失突变株，结合转录组测序（RNA-seq）、实时定量逆转录聚合酶链反应（RT-qPCR）及细菌 ATP 生物发光测定，系统分析了黏附素缺失对结核分枝杆菌基因表达及代谢功能的影响。研究成果发表于《Archives of Microbiology》，为深入理解结核分枝杆菌的致病机制及开发新型诊疗手段提供了重要依据。
研究主要采用了以下关键技术方法：首先，利用特异性转导技术构建了野生型（WT）及黏附素缺失突变株（Δmtp、ΔhbhA、Δmtp-hbhA），并通过电转化获得互补菌株；其次，采用 RNA-seq 对各菌株进行转录组分析，筛选差异表达基因（DEGs），结合京都基因与基因组百科全书（KEGG）等数据库进行功能富集；随后，通过 RT-qPCR 验证 ATP 合成酶及细胞壁相关基因的表达变化；最后，利用生物发光法检测细菌 ATP 浓度，从功能层面验证代谢变化。
差异基因表达与功能分类
转录组分析显示，黏附素缺失突变株中共有 43 个基因显著差异表达，主要集中在中心碳代谢（CCM）、细胞壁生物合成及转运过程。其中，Δmtp 株中与氧化磷酸化途径（OPP）相关的 atpE、atpF、ctaC 基因显著上调，提示 ATP 合成酶活性增强；ΔhbhA 株中 secE2（ABC 转运蛋白）及 devS/devR（调控蛋白）表达上调，而 hbhA、mtp 及 cfp2（细胞壁蛋白）表达下调；Δmtp-hbhA 双敲株中，moeA1（钼辅因子合成）、lpdA（脂酰胺脱氢酶）及 PPE59 家族基因显著上调，显示出对脂质代谢和细胞壁结构的多重影响。
中心碳代谢与 ATP 合成的扰动
在中心碳代谢方面，Δmtp 株中 ppdK（丙酮酸磷酸双激酶）、icd1（异柠檬酸脱氢酶）及 ilvC（酮酸还原异构酶）基因上调，表明糖酵解和三羧酸循环（TCA）通量增加，而 trpD（色氨酸合成）、mmuM（甲硫氨酸合成）基因下调，提示必需氨基酸合成受抑。ΔhbhA 株中 pfkB（磷酸果糖激酶）上调与 purA（腺苷琥珀酸合成酶）下调，表明糖酵解增强而嘌呤代谢减弱。尽管 ATP 合成酶相关基因在突变株中普遍上调，但 ATP 生物发光测定显示突变株 ATP 浓度显著降低，暗示质子动力（PMF）受损或 ATP 消耗增加，可能与黏附素缺失导致的膜结构改变相关。
细胞壁生物合成与转运的变化
黏附素缺失显著影响细胞壁相关基因表达。Δmtp 株中 lpqV（膜脂蛋白）、Rv0986（ABC 转运蛋白）及 secE2 基因上调，提示脂蛋白合成及蛋白转运增强，可能作为黏附素缺失的代偿机制；ΔhbhA 株中 cfp2（早期分泌蛋白）下调，可能削弱宿主免疫识别；双敲株中 ASdes（小调控 RNA）上调，与 mycobacterial 脂质代谢调控相关，进一步表明细胞壁成分的重塑。RT-qPCR 验证显示，ABC 转运蛋白基因（Rv0986、Rv0987、secE2）在各突变株中均显著上调，与 RNA-seq 结果一致，证实了黏附素在蛋白转运中的关键作用。
研究结论与意义
本研究首次系统揭示了 MTP 和 HBHA 对结核分枝杆菌转录组的调控作用，证实二者通过影响中心碳代谢、ATP 合成及细胞壁生物合成，促进病原菌的存活与复制。黏附素缺失导致的 ATP 合成酶代偿性上调及 PMF 扰动，提示其可能与结核分枝杆菌的能量代谢适应性相关；而细胞壁转运蛋白的异常表达则表明黏附素在维持细胞结构完整性中的重要性。此外，双敲株中多重代谢通路的显著改变，暗示 MTP 与 HBHA 在功能上存在协同作用。
该研究不仅为结核分枝杆菌的致病机制提供了新视角，更确立了 MTP 和 HBHA 作为 TB 诊断、疫苗及药物开发的双重靶点。未来，针对 ATP 合成酶（如 F0F1-ATP synthase）及 ABC 转运蛋白的干预策略，可能为克服耐药性及提升治疗效果开辟新路径。同时，结合感染模型进一步验证黏附素在宿主 - 病原体相互作用中的功能，将为转化医学研究奠定基础。
