利什曼原虫关键去泛素化酶DUB16的结构与功能解析及其抗寄生虫药物开发潜力

研究人员针对利什曼病治疗药物匮乏的现状，聚焦利什曼原虫必需去泛素化酶DUB16（Ub C-terminal hydrolase家族成员），通过X射线晶体学解析其1.69 ?三维结构，系统表征其对Ub-AMC、Ub-Rho等小分子底物及Lys11/48/63连接的双泛素、Ub-L40融合蛋白的特异性切割活性，发现氰基吡咯烷抑制剂IMP-1710（EC50 1-2 μM）通过靶向DUB16发挥抗寄生虫作用，为开发新型抗利什曼药物提供了关键靶点验证。

　　

在热带地区肆虐的利什曼病每年导致近百万人感染，现有药物存在毒性大、耐药性等问题。这种由利什曼原虫引发的疾病，其病原体依赖泛素-蛋白酶体系统（Ubiquitin proteasome system, UPS）维持生存，其中去泛素化酶（Deubiquitinases, DUBs）作为UPS的关键调控元件，成为极具潜力的治疗靶点。英国约克大学等机构的研究人员将目光聚焦于利什曼原虫中四个必需DUB之一的DUB16，这项发表在《Biochemical Journal》的研究揭示了该酶的三维结构特征和底物特异性，并验证了其作为抗寄生虫药物靶标的可行性。

研究团队采用多学科技术手段展开攻关：通过大肠杆菌重组表达系统获得高纯度DUB16蛋白；运用X射线晶体学解析1.69 ?分辨率的三维结构；采用荧光底物（Ub-AMC、Ub-Rho）进行酶动力学分析；使用多种连接类型的双泛素和Ub-L40融合蛋白评估底物特异性；结合热迁移实验验证抑制剂结合；最后通过构建过表达株和活性探针标记进行体内靶点验证。

结构解析显示DUB16具有典型的UCH家族折叠特征，其活性位点被独特的交叉环（crossover loop）部分遮蔽。酶活分析获得突破性发现：该酶不仅能高效水解小分子泛素偶联物（k_cat 2-29 s^-1），还表现出对Lys11/48/63连接的双泛素的特异性切割能力，但对线性双泛素无活性。最具功能启示的是，DUB16以超高效率（比双泛素水解快10³-10⁴倍）处理Ub-L40核糖体蛋白前体，提示其可能在寄生虫核糖体成熟过程中发挥关键作用。

在药物开发方面，氰基吡咯烷化合物IMP-1710展现出双重价值：体外实验显示其能有效抑制DUB16活性（Tm值提升7.2℃）；抗寄生虫实验证实其对利什曼原虫前鞭毛体的半数抑制浓度（EC₅₀）达1-2 μM，与临床用药米替福新相当。通过构建DUB16过表达株，研究人员首次获得遗传学证据：过表达株对IMP-1710的耐药性提高1.5-1.7倍，虽幅度有限但确证DUB16是其在体内的作用靶点之一。

这项研究的意义在于：首次阐明利什曼原虫UCH家族DUB的三维结构特征，揭示其独特的底物偏好性；证实DUB16通过参与Ub-L40加工等关键通路成为寄生虫生存所必需的酶；发现现有DUB抑制剂可被改造为抗利什曼药物先导化合物。特别值得注意的是，人类与寄生虫DUB16存在显著结构差异（序列相似性仅37-42%），这为开发选择性抗寄生虫药物提供了重要依据。该研究为针对泛素系统的新型抗感染药物设计奠定了坚实基础。