embB

概述

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    结核分枝杆（Mycobacterium tuberculosis）是人类历史上最“悠久”,对人类威胁最大的病原体之一，是引起结核病的元凶，可累及全身多个器官，但以肺结核最为常见。据世界卫生组织报道，全球有活动性肺结核病人约2000万，每年新发结核病人约800-1000万，约有300万人死于结核病，且80%以上的患者都是15～49 岁的青、壮年。

    乙胺丁醇（EMB）为一线抗结核药，可用于经其他抗结核药治疗无效的病人。但是该药在使用的过程当中会出现耐药现象。研究发现，embB基因编码的阿拉伯糖基转移酶在306位点的氨基酸错义替代会导致该酶与乙胺丁醇不能作用，从而使结核杆菌对乙胺丁醇产生抗性。




基因结构

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embB基因位于embCAB操纵子，编码阿拉伯糖基转移酶。该基因的变异与结核分枝杆菌对乙胺丁醇耐药相关。该操纵子由embC、embA和embB组成，是3个同源开放阅读框架(ORFs)，长度约10.2kb，编码阿拉伯糖基转移酶。Telenti等人[1]认为embCAB编码的蛋白是完整的膜蛋白，包括12个穿膜蛋白和一个大约含有400个氨基酸残基的膜周蛋白球形区域。此结构发生变异，将会影响乙胺丁醇和embB蛋白的相互作用，从而产生耐药性。

乙胺丁醇的作用机理

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    乙胺丁醇是一种人工合成的阿拉伯糖类似物，具有广谱的抗分枝杆菌活性，特别适合用于感染患者中结核和非结核分枝杆菌感染的治疗。该药物只有右旋的化合物才能起到治疗作用，其具体的作用机制还未完全阐明。生化研究表明，乙胺丁醇可以阻止分枝杆菌重要细胞壁成分阿拉伯半乳糖的合成，因此分枝杆菌中的阿拉伯糖基转移酶可能是其作用的主要靶位。

    大多数研究都提示，乙胺丁醇对分枝杆菌的细胞壁结构有损伤性改变[2-5]。1989年，Takayama等人[4]研究报道了乙胺丁醇能抑制阿拉伯半乳聚糖(AG)转入耻垢分枝杆菌细胞壁，导致培养基中海藻糖( trehalose) mono-和dimycolates的积聚；1993年，Silve等人[3]发现乙胺丁醇还能抑制[D-14C]葡萄糖转变成阿拉伯半乳糖的D-阿拉伯酸；1994年，Wolucka等人[5]的研究也支持Takayama的研究结果，他们认为乙胺丁醇特异性抑制细胞壁阿拉伯糖的聚合，用乙胺丁醇治疗对乙胺丁醇敏感的耻垢分枝杆菌后发现，β-D-阿拉伯呋喃糖基-1-磷酸十聚异戊二烯醇(DPA)或十聚异戊二烯醇磷酸阿拉伯聚糖产生积聚，该化学物质在阿拉伯聚糖的生物合成中起中介作用，它提供阿拉伯糖基，而乙胺丁醇则会抑制阿拉伯糖基的转移；1995年，Mikusova等人[6]发现乙胺丁醇的作用靶分子是阿拉伯糖基转移酶，此酶调节阿拉伯半乳聚糖(AG)和甘露聚糖的生物合成，EMB通过抑制阿拉伯糖基转移酶而影响细菌细胞壁分支菌酸-阿拉伯半乳聚糖-肽聚糖复合物的形成，引起细菌细胞形态学变化，使靶分子在细胞内的药物(如利福平)更容易进入细胞，因而乙胺丁醇和利福平联合用于抗结核治疗时具有协同作用。

    2000年，Ramaswamy等人[7]对引起乙胺丁醇抗性的多个基因进行了分子遗传学分析，发现虽然有68％的乙胺丁醇抗性菌株显示出与embB（306或406位点的氨基酸替换）上单核苷酸多态性有关，但仍有1/4抗性菌株没有发现与乙胺丁醇抗性有关的突变。