心磷脂对分枝杆菌中 MmpL3 的调节

分枝杆菌复杂的细胞包 envelope 的特征在于其具有一种独特的、富含分枝菌酸（mycolic acids, MAs）的外膜（OM）。这些长链、支化脂肪酸赋予外膜极强的疏水性，从而在一定程度上使分枝杆菌包 envelope 对抗生素和宿主防御机制不具渗透性。MAs 如何从内膜（IM）转运至外膜（OM）在很大程度上仍不清楚。整合膜蛋白 MmpL3 在这一过程中发挥关键作用，但其如何利用质子驱动力在内膜处以海藻糖单分枝菌酸酯（trehalose monomycolates, TMMs）的形式翻转和/或释放 MAs 的机制仍未明了。在本研究中，我们在人工脂质双层中重构并定量分析了 MmpL3 的质子转运活性，并发现磷脂种类心磷脂（cardiolipin, CL）在调控 MmpL3 功能方面具有一种新的作用。我们发现，MmpL3 中央通道中保守残基的突变，或已知抑制剂的结合，均不会削弱其质子转运活性。相反，CL 的特异性存在会在体外完全抑制 MmpL3 的质子转运。此外，我们证实，含有计算机模拟预测的 CL 结合位点取代突变的 MmpL3 变体在体外不再受 CL 调控，并且无法支持 Mycobacterium smegmatis 的生长。我们的研究为分枝杆菌中 MmpL3 活性的脂质调控提供了此前未被充分认识的见解，并扩展了针对这一关键转运蛋白开发抗分枝杆菌抑制剂的指导原则。

分枝杆菌复杂的细胞包膜以其独特的外膜（OM）为特征，该外膜富含分枝菌酸（MA）。这些长链、支链脂肪酸赋予外膜极强的疏水性，从而在一定程度上使分枝杆菌包膜对抗生素和宿主防御机制不可渗透。分枝菌酸如何从内膜（IM）转运至外膜，目前在很大程度上仍不清楚。整合膜蛋白 MmpL3 在这一过程中发挥关键作用，但其如何利用质子驱动力在内膜处以海藻糖单分枝菌酸酯（TMM）的形式翻转和/或释放分枝菌酸，其机制仍未明了。

在本研究中，我们在人工脂质双层中重构并定量分析了 MmpL3 的质子转运活性，并发现磷脂种类心磷脂（CL）在调控 MmpL3 功能方面具有一种新的作用。我们发现，MmpL3 中央通道内保守残基的突变，或已知抑制剂的结合，均不会降低其质子转运活性。相反，CL 的特异性存在会在体外完全抑制 MmpL3 的质子转运。此外，我们证实，含有计算机预测的 CL 结合位点替换突变的 MmpL3 变体在体外已不再受 CL 调控，并且无法支持耻垢分枝杆菌的生长。我们的研究为理解分枝杆菌中 MmpL3 活性的脂质调控提供了此前未被充分认识的见解，并拓展了针对这一必需转运蛋白开发抗分枝杆菌抑制剂的指导原则。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.25.734600v1?rss=1

🏷️ 分枝杆菌 MmpL3转运蛋白 心磷脂调控 质子转运 分枝菌酸转运