综述：利用酪蛋白水解蛋白酶ClpP1P2开发新一代抗结核药物：机制、挑战与机遇

（编辑推荐）本综述系统阐述了结核分枝杆菌(Mtb)中异源寡聚体酪蛋白水解蛋白酶ClpP1P2及其ATP酶伴侣(ClpC1/ClpX)的结构功能特征，揭示了其通过降解错误折叠蛋白维持细菌存活的关键作用。重点探讨了靶向ClpP1P2的抑制剂（如ADEPs、β-内酯类）和新兴的BacPROTAC技术，为克服抗生素耐药性提供了新思路。该靶点在保持对人蛋白酶体选择性的同时，展现出抗Mtb的显著潜力。

　　

Abstract

酪蛋白水解蛋白酶(Clp)复合体在原核细胞和真核细胞器中扮演着蛋白质质量控制的关键角色。结核分枝杆菌(Mtb)特有的异源寡聚体ClpP1P2及其调控ATP酶(ClpC1和ClpX)已成为抗结核药物研发的新靶点。最新研究发现，酰基缩肽(ADEPs)和β-内酯类化合物能特异性抑制ClpP1P2的蛋白酶活性，而基于BacPROTAC技术的靶向降解策略更可通过ClpC1P1P2系统选择性清除病原体必需蛋白。

Introduction

线粒体中的Clp系统通过降解错误折叠蛋白维持细胞器稳态，其功能紊乱与肿瘤进展相关。而在Mtb中，由ClpP1和ClpP2组成的独特异源四聚体必须与AAA+ATP酶(如ClpC1_NTD)协同作用——ClpC1通过识别磷酸化精氨酸(pArg)标记的底物，驱动蛋白质解折叠并转运至ClpP1P2的丝氨酸蛋白酶活性中心(Ser-His-Asp催化三联体)。这种降解机制比真核生物的泛素化系统更为精简，但承担了细菌80%的蛋白降解任务。

Caseinolytic Proteases Mechanisms

基因敲除实验证实ClpP1对Mtb存活不可或缺，而ClpP2主要协助ClpX伴侣蛋白结合。冷冻电镜解析的ClpP1P2结构显示，其桶状结构中两个七聚体环形成直径50?的水解腔室，14个活性位点通过10?轴向孔道与外界连通。值得注意的是，ClpC1的N端结构域(ClpC1_NTD)可识别30%的降解底物，其D1/D2 ATP酶结构域通过ATP水解产生的构象变化推动底物转运。

Clp Degradation by Proteolysis Targeting Chimeras (BacPROTACs) system

BacPROTAC技术将PROTAC概念创新性应用于微生物领域：双功能分子一端结合靶蛋白，另一端招募ClpC1P1P2系统。相比传统抑制剂，这种策略能诱导目标蛋白的持续性降解，且对缺乏泛素系统的细菌具有特异性。首个针对Mtb的BacPROTAC分子已展现纳摩尔级活性，其效力比母体化合物提高200倍。

Challenges and Opportunities

尽管Clp靶向药物对哺乳动物蛋白酶体表现出>100倍的选择性，但优化化合物穿透分枝杆菌细胞壁的能力仍是瓶颈。另需警惕ClpP1P2过度激活导致的"自我消化"现象，这解释为何部分激动剂同样具有杀菌效果。最新开发的吡咯类化合物通过稳定ClpP1P2的"闭合构象"，有效规避了脱靶风险。

Conclusion

靶向ClpP1P2-ClpC1/X的药物设计正从三个维度突破：1) 基于结构的β-内酯类共价抑制剂；2) 调控ATP酶活性的变构抑制剂；3) BacPROTAC介导的精准降解。这些策略为应对耐多药结核病提供了全新武器库，其选择性优势或将改写抗感染治疗格局。