靶向核糖体蛋白bL12的转翻译抑制剂KKL-1005杀灭结核分枝杆菌的机制研究

本研究揭示了三唑类小分子KKL-1005通过特异性结合核糖体蛋白bL12的N端结构域（NTD），选择性抑制结核分枝杆菌（M. tuberculosis）的转翻译（trans-translation）通路，而对常规翻译无影响。该化合物在体外和体内均表现出强效杀菌活性（MIC=4.7 μg/mL），为针对耐药结核病开发靶向bL12的新型抗生素提供了理论依据，但需优化其细胞毒性（CC50=20 μM）。

　　

ABSTRACT

结核病仍是全球主要致死传染病，而靶向新通路的抗生素需求迫切。转翻译作为核糖体救援途径，对结核分枝杆菌（M. tuberculosis）生存至关重要。研究发现三唑类分子KKL-1005通过结合核糖体蛋白bL12的N端结构域，特异性抑制转翻译而非常规翻译，揭示了tmRNA-SmpB与bL12的独特互作模式，为靶向bL12的抗生素开发提供新思路。

INTRODUCTION

结核分枝杆菌每年导致超150万人死亡，多药耐药株的蔓延加剧公共卫生危机。转翻译通路通过tmRNA-SmpB复合物解救停滞核糖体，降解错误蛋白，在细菌中高度保守且人类细胞中不存在，成为理想药物靶点。前期研究发现小分子抑制剂可阻断该通路，本研究从结核联盟化合物库中筛选出结构新颖的KKL-1005展开机制探索。

RESULTS

新型转翻译抑制剂的发现

通过荧光素酶报告系统筛选1,601个抗结核化合物，发现KKL-1005可剂量依赖性激活mCherry-trpAt报告基因（IC₅₀<1.5 μM），其活性经ΔssrA菌株验证为特异性抑制转翻译。该分子对结核分枝杆菌H37Rv ΔRD1的MIC达4.7 μg/mL，且具有杀菌性，但对真核细胞存在毒性（HeLa CC₅₀=20 μM）。

体外机制验证

采用纯化结核分枝杆菌核糖体与翻译组分的体外系统，KKL-1005（IC₅₀=37 μM）选择性减少DHFR蛋白的tmRNA标签化，而对含终止密码子的DHFR-stop翻译无影响。光交联探针KKL-2108与三功能试剂KKL-2107联用，结合质谱鉴定出bL12为作用靶点。

bL12结合特性

微量热泳动（MST）显示KKL-1005与大肠杆菌bL12-NTD结合（K_d=11 μM），而CTD结合力弱（K_d>1000 μM）。过表达bL12可部分逆转KKL-1005对大肠杆菌ΔtolC的生长抑制，且体外添加25 μM bL12能将转翻译抑制率从51%降至9%。

特异性机制探讨

bL12通过柔性连接NTD与CTD调控翻译因子GTP酶活性。KKL-1005可能通过改变NTD构象，干扰转翻译特有的EF-Tu/tmRNA-SmpB互作或EF-G介导的核糖体易位，而常规翻译因因子招募差异不受影响。

DISCUSSION

该研究首次揭示bL12-NTD可作为转翻译抑制的靶点，其特异性源于tmRNA-SmpB与核糖体的独特互作模式。尽管KKL-1005的细胞毒性需优化，但为开发针对耐药结核的bL12靶向药物奠定基础。未来需通过冷冻电镜解析KKL-1005-bL12复合物结构，进一步阐明其精确作用机制。

MATERIALS AND METHODS

实验采用结核分枝杆菌H37Rv ΔRD1 ΔpanCD模型，通过报告基因筛选、体外翻译系统、光交联靶点鉴定、蛋白互作分析等技术手段，结合生物信息学验证。所有数据均经过≥3次生物学重复，采用GraphPad Prism进行统计分析。