結(jié)核病（tuberculosis，TB）是由結(jié)核分枝桿菌（M. tuberculosis，Mtb）引起的全球十大死亡原因之一。根據(jù)世界衛(wèi)生組織《2025年全球結(jié)核病報告》，2024年約有1070萬新發(fā)結(jié)核病病例和123萬死亡病例。結(jié)核分枝桿菌是一種胞內(nèi)細菌，巨噬細胞是其寄生的主要宿主細胞。目前結(jié)核唯一疫苗是卡介苗，即減毒牛結(jié)核分枝桿菌BCG（卡介苗）是將牛型分枝桿菌經(jīng)過13年200多次傳代后獲得的減毒活疫苗。將BCG與毒性結(jié)核桿菌的基因組測序分析發(fā)現(xiàn)，毒性結(jié)核桿菌MTB H37Rv特有16個差異區(qū)域-RD區(qū) （即RD1~RD16）, 編碼129個蛋白, 而無毒BCG缺乏RD區(qū)基因。RD區(qū)編碼多個與致病和免疫密切相關的毒力因子。目前RD區(qū)蛋白的生物學功能仍有許多未知。因此，發(fā)掘Mtb RD區(qū)編碼蛋白的功能，對于確定結(jié)核病診斷、疫苗和治療至關重要。

近日，武漢大學章曉聯(lián)教授團隊與周翌丹教授合作在Cellular & Molecular Immunology上發(fā)表題為Mycobacterium tuberculosis MEM39 (Rv1977) hijacks host aldolase A (ALDOA) to subvert immunometabolism to facilitate bacterial intracellular survival的研究文章，揭示了結(jié)核分枝桿菌MtbRD15區(qū)毒力基因Rv1977通過重編程巨噬細胞中ALDOA介導的糖酵解途徑，抑制乳酸產(chǎn)生和吞噬溶酶體酸化,負調(diào)控宿主的免疫防御，從而形成“結(jié)核分枝桿菌MEM39毒力因子—糖酵解代謝—免疫”調(diào)控軸在結(jié)核分枝桿菌感染宿主過程中發(fā)揮作用。設計的小分子多肽A10靶向MEM39或MEM39-ALDOA相互作用界面，能促進乳酸生成、吞噬溶酶體酸化和促炎細胞因子的產(chǎn)生，在體內(nèi)外顯著抑制結(jié)核桿菌存活，為結(jié)核病的宿主靶向治療提供了新靶點。

該研究首先構(gòu)建Mtb H37Rv RD區(qū)重組恥構(gòu)分枝桿菌表達文庫，篩選出其中RD15區(qū)Rv1977蛋白能夠顯著促進細菌在巨噬細胞內(nèi)存活。亞細胞組分及蛋白酶K實驗結(jié)果顯示MEM39定位于Mtb H37Rv 細菌細胞壁及細胞膜。由于Rv1977蛋白分子量為39 kDa，定位于細菌細胞細胞壁及細胞膜，因而命名為MEM39。

然后，為闡明MEM39促進Mtb在巨噬細胞內(nèi)存活的機制，研究者們利用GST pull-down聯(lián)合質(zhì)譜分析鑒定出MEM39與糖酵解關鍵酶——果糖二磷酸醛縮酶A（ALDOA）相互結(jié)合。表面等離子體共振（SPR）、免疫共沉淀及共聚焦實驗進一步證實MEM39-ALDOA相互作用。細胞感染模型中，MEM39通過與ALDOA結(jié)合并抑制其酶活性，進而干擾巨噬細胞的糖酵解代謝流及乳酸生成。細胞感染實驗結(jié)果顯示，通過比較MEM39敲除菌、回補MEM39以及表達MEM39的WT結(jié)核菌，發(fā)現(xiàn)回補MEM39以及表達MEM39的WT結(jié)核菌抑制ALDOA、丙酮酸激酶M2（PKM2）和乳酸脫氫酶（LDH）的酶活性、細胞外酸化率（ECAR）和糖酵解質(zhì)子外排率（glycoPER）。這些結(jié)果證實MEM39抑制巨噬細胞的糖酵解反應，通過AlphaFold 3預測及 ZDOCK 進行分子對接（dock）獲得Rv1977 與 ALDOA 蛋白復合體結(jié)構(gòu)并進行點突變實驗等證實，MEM39 R170A和E246A位點是MEM39與ALDOA互作的關鍵作用位點。

機制研究表明，巨噬細胞特異性ALDOA敲除（AldoaΔM）小鼠模型及細胞模型中，MEM39通過ALDOA抑制巨噬細胞糖酵解功能。細菌感染細胞模型中， ALDOA敲除后，MEM39抑制ALDOA、PKM2和LDH酶活性、ECAR、glycoPER、乳酸生成、NLRP3炎癥小體活化、促炎細胞因子生成及吞噬溶酶體酸化的作用消失。細菌感染小鼠模型中， ALDOA敲除后，MEM39對小鼠肺組織細菌載量、血清乳酸、血清丙酮酸、促炎細胞因子水平均無影響。

基于上述機制，該研究進一步設計了一種細胞穿透性多肽A10（VLARYASICQ），其位于ALDOA與MEM39相互作用關鍵區(qū)域。細菌感染細胞模型中，A10能夠有效阻斷MEM39與ALDOA的結(jié)合，恢復乳酸產(chǎn)生，增強吞噬溶酶體酸化，促進IL-1β、TNF-α和IL-6分泌，并抑制Mtb的胞內(nèi)存活。在細菌感染小鼠模型中，A10能顯著降低肺組織細菌載量，并升高血清乳酸和IL-1β水平。以上結(jié)果表明小分子多肽A10能夠抑制胞內(nèi)結(jié)核桿菌存活，有望作為結(jié)核治療的一種新的藥物分子。

本研究旨在闡明Mtb毒力因子在介導Mtb抵抗宿主免疫殺傷及逃避免疫系統(tǒng)清除的潛在分子新機制。該研究在巨噬細胞和小鼠結(jié)核分枝桿菌感染模型中發(fā)現(xiàn)，Mtb H37Rv MEM39缺失株胞內(nèi)存活能力均有所下降。結(jié)核分枝桿菌MEM39蛋白可與ALDOA結(jié)合，抑制ALDOA的酶活性，從而破壞巨噬細胞的代謝流并抑制乳酸生成。MEM39與ALDOA相互作用進一步抑制吞噬溶酶體酸化、NLRP3炎癥小體活化及促炎細胞因子（TNF-α、IL-6和IL-1β）的產(chǎn)生，最后促進細菌的胞內(nèi)存活。在巨噬細胞和小鼠感染模型中， A10通過干擾MEM39-ALDOA相互作用，促進乳酸生成、吞噬溶酶體酸化和促炎細胞因子的產(chǎn)生，顯著抑制Mtb的存活。

已有研究表明，糖酵解的終產(chǎn)物乳酸能夠清除巨噬細胞內(nèi)的Mtb，提示乳酸水平下降可能導致Mtb的免疫逃逸。然而，Mtb特定毒力因子調(diào)控細胞免疫代謝導致機體致病過程的作用機制尚不清楚。

本研究首次揭示了結(jié)核分枝桿菌RD區(qū)Rv1977基因編碼的MEM39蛋白通過抑制乳酸生成逃避巨噬細胞殺傷的新策略。從細胞和動物層面闡述了MEM39誘導結(jié)核菌免疫逃逸及宿主抗結(jié)核感染免疫新機制。小分子多肽A10靶向MEM39或MEM39-ALDOA相互作用界面為Mtb感染治療提供了基于病原-宿主界面的新思路，為結(jié)核病的宿主定向治療提供了新靶點（圖1）。

圖1. MEM39通過ALDOA負調(diào)控抗結(jié)核固有免疫

武漢大學為該論文的第一作者和通訊作者單位，武漢大學章曉聯(lián)教授與周翌丹教授為該論文的共同通訊作者，武漢大學博士后周媛媛為該論文的第一作者。

原文鏈接： https://doi.org/10.1038/s41423-026-01431-w

制版人：十一

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