结核分枝杆菌EccC1结构解析及与EsxAB毒力因子复合物动态转运机制研究

为解决结核分枝杆菌ESX-1分泌系统毒力因子转运机制不明的问题，研究人员通过X射线晶体学、分子对接和动力学模拟技术，解析了EccCb1-D2结构及与EsxAB的相互作用，揭示了LxxxMxF基序结合通道及α7-螺旋等关键转运元件，为抗结核药物靶点设计提供了新方向。

　　

结核分枝杆菌（Mycobacterium tuberculosis, Mtb）每年导致全球约125万人死亡，其多药耐药株的出现使得传统疗法失效，亟需针对毒力机制的新靶点。ESX-1分泌系统是Mtb感染宿主巨噬细胞的关键，但其毒力因子EsxAB的转运机制长期未明。近期，一项发表在《International Journal of Biological Macromolecules》的研究通过多学科技术揭示了这一过程的分子基础。

研究人员首先利用X射线晶体学解析了EccCb1-D2结构域（Leu34-Ser313）与ATPγS/Mg²⁺
的复合物结构，发现其具有典型的Ftsk/SpoEIII型折叠。圆二色谱分析显示该结构域在解折叠路径中存在37.64°C和65.85°C两个熔解温度（Tm），暗示其动态特性。通过整合EccCb1-D2（PDB-9JV8）和EccCb1-D3（PDB-6J19）的晶体结构，团队构建了ΔEccC1六聚体模型，发现其形成直径约34?的通道，可容纳29?的EsxAB复合物通过。关键发现包括：1）EsxB输出臂的LxxxMxF基序特异性结合EccCb1-D3的底物结合口袋；2）α7-螺旋附近的PL-1/PL-2孔环及β8-β9间环参与转运；3）100ns分子动力学模拟显示ΔEccCa1六聚体柔性最高，而ΔEccCb1最稳定。

技术方法上，研究结合了基因克隆（使用pET23a(+)载体和E. coli BL21(DE3)pLysS系统）、蛋白质晶体学、圆二色谱分析、AlphaFold3预测建模、六聚体分子对接（基于M. xenopi ESX-5冷冻电镜结构）以及纳秒级分子动力学模拟。

研究结果部分：

1. EccCb1-D2形成二聚体并在变性路径中呈现双相转变
   结构比对显示MtbEccC1由EccCa1（含DUF结构域和D1 ATP酶域）和EccCb1（含D2-D3 ATP酶域）异源二聚体组成，与Thermobifida curvata EccC和Geobacillus thermodenitrificans EssC同属ASCE酶家族。

2. 讨论
   研究首次阐明EsxAB通过EccC1六聚体通道的逐步转运机制：LxxxMxF基序触发入口结合后，ATP水解驱动构象变化，孔环协同完成跨膜推送。这种构象可塑性为开发靶向ESX-1的小分子抑制剂提供了新思路，例如干扰D3结构域与输出臂互作的化合物可能阻断毒力因子分泌。

该研究的意义在于：1）从原子水平揭示了结核杆菌毒力因子转运的“分子电梯”机制；2）证实ESX-1系统的动态构象变化是其功能核心；3）为“抗毒力疗法”（anti-virulence therapy）提供了精确靶点，有望规避传统抗生素的耐药性问题。作者团队特别指出，EccCb1-D2结构中ATP结合位点的保守性，使其成为广谱抑制剂的理想靶标。