结核分枝杆菌bL12核糖体蛋白的晶体结构解析与功能研究：为结核病药物设计提供新靶点

结核分枝杆菌(Mtb)的bL12核糖体蛋白是50S亚基的关键组分，在蛋白质翻译中起重要作用。本研究通过X射线衍射(1.5 ?分辨率)、生物物理表征(CD/SEC/DSC等)及计算模拟(HDOCK/AlphaFold3)，首次解析了Mtb bL12的晶体结构(P22121空间群)，揭示了其β1-α1-α2-β2-α3-β3折叠特征，为靶向结核病翻译机制的药物设计奠定结构基础。

　　

结核病至今仍是威胁人类健康的重大传染病，据世界卫生组织最新统计，2023年全球约有1080万结核病例，导致125万人死亡。这种由结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis, Mtb)引起的古老疾病，其治疗面临耐药性高、疗程长等挑战。在细菌蛋白质合成过程中，核糖体的bL7/bL12蛋白复合物扮演着至关重要的角色——它们作为50S大亚基的"分子开关"，通过招募翻译因子来调控蛋白质合成。然而，Mtb特有的bL12蛋白结构特征及其作用机制长期未被阐明，这严重制约了靶向核糖体的抗结核药物开发。

为破解这一科学难题，来自国内的研究团队在《Archives of Biochemistry and Biophysics》发表了突破性研究成果。该研究综合运用结构生物学和计算生物学手段，首次在原子水平解析了Mtb bL12蛋白的三维结构，并系统阐明了其与核糖体其他组分的相互作用网络。这项发现不仅填补了原核生物翻译机制研究的重要空白，更为设计能特异性干扰Mtb蛋白质合成的新型抗菌药物提供了精确的"分子蓝图"。

研究团队采用多学科交叉的技术路线：通过分子克隆将密码子优化的bL12基因插入pET-28a(+)载体，在E. coli表达系统中获得带His₆标签的重组蛋白；采用蒸汽扩散法获得衍射分辨率达1.5 ?的棒状晶体（R_merge=0.025）；运用圆二色谱(CD)、尺寸排阻色谱(SEC)、动态光散射(DLS)、差示扫描量热法(DSC)等技术进行生物物理表征；结合HDOCK和AlphaFold3进行分子对接预测。

【Molecular cloning, over expression and purification of ribosomal protein bL12】
通过密码子优化和质粒构建，成功在E. coli BL21(DE3)等菌株中表达可溶性bL12蛋白，经镍柱亲和层析和分子筛纯化获得高纯度样品。SDS-PAGE和Western blot验证显示约14 kDa的单一条带，与理论分子量一致。

【Crystal structure determination】
X射线衍射揭示bL12结晶属于正交晶系P22₁2₁空间群（晶胞参数a=25.86 ?, b=47.27 ?, c=61.07 ?）。结构解析显示其C端域呈紧凑的球状结构，特征性折叠为β1-α1-α2-β2-α3-β3，与已知的bL7结构相比，N端缺乏乙酰化修饰。

【Biophysical characterization】
差示扫描量热法测得蛋白熔解温度(T_m)为65.2°C，动态光散射显示水合粒径为3.8 nm，证实其在生理条件下以二聚体形式存在。荧光光谱分析揭示了色氨酸残基在蛋白质折叠中的关键作用。

【Molecular docking studies】
通过AlphaFold3预测bL12与uL10蛋白的相互作用界面，发现二聚化主要通过α3螺旋的疏水相互作用实现。HDOCK模拟显示bL12通过带正电荷的表面残基与23S rRNA特定区域形成盐桥，这为解释其翻译因子招募功能提供了结构依据。

这项研究首次在原子分辨率水平揭示了Mtb bL12的结构特征，其PDB数据(8YEQ)已成为核糖体研究的重要参考。特别值得注意的是，研究者发现bL12二聚体界面与真核生物对应蛋白存在显著差异，这种物种特异性为开发选择性抗结核药物提供了潜在靶点。通过整合实验与计算方法，不仅验证了bL12在翻译起始中的核心作用，更鉴定出多个可被小分子干预的关键相互作用位点。该成果标志着结核病结构生物学研究的重要进展，其揭示的分子机制将推动新一代靶向核糖体的抗菌药物设计，对于解决结核病治疗中的耐药性问题具有重要战略意义。