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核黄素生物合成是人类病原体结核分枝杆菌（Mtb）在体外存活所必需的。然而，尽管目前尚未发现已知的转运蛋白，外源性核黄素仍可挽救其生长。核黄素生物合成途径也被预测为体内必需途径，但宿主中可利用的核黄素水平是否能够支持其存活，尚未得到直接检验。在本研究中，我们针对已知的核黄素生物合成基因（ribA2、ribG、ribH 和 ribC）构建了一组可诱导的 CRISPR 干扰（CRISPRi）敲低菌株和靶向基因缺失菌株，将其作为表征核黄素需求、摄取及代谢物变化并评估体内必需性的工具。我们发现，在所有受检菌株中，核黄素能够挽救其营养缺陷，而黄素腺嘌呤二核苷酸和黄素单核苷酸则不能。此外，核黄素的摄取没有显示出强有力的证据表明其依赖于主动转运或易化转运，这支持其通过被动扩散摄取的机制。去除培养基中的核黄素后进行靶向代谢物谱分析，证实核黄素水平降低。尽管未检测到其他核黄素中间体，但在所有检测菌株中均观察到芳香族氨基酸（Phe、Tyr）显著积累，同时一种维生素 B9 代谢物也发生了变化。以 ribC 基因敲除株作为代表性菌株，我们发现，在去除核黄素后长达 3 周的时间内，核黄素耗竭仍具有抑菌作用。出乎意料的是，ΔribC 在气溶胶小鼠感染模型中不具有感染性，这表明从宿主中获取核黄素的潜力不足以支持其体内存活。总体而言，我们的结果表明，核黄素生物合成缺失所导致的代谢改变会损害 Mtb 的感染能力。
核黄素生物合成是人类病原体结核分枝杆菌（Mycobacterium tuberculosis，Mtb）在体外存活所必需的。然而，尽管目前尚未发现已知的转运蛋白，外源性核黄素仍可挽救其生长。核黄素生物合成途径也被预测为体内必需途径，但宿主中可利用的核黄素水平是否能够支持其存活，尚未得到直接检验。在本研究中，我们针对已知的核黄素生物合成基因（ribA2、ribG、ribH 和 ribC）构建了一组可诱导的 CRISPR 干扰（CRISPRi）敲低菌株和靶向基因缺失菌株，用于表征结核分枝杆菌对核黄素的需求、摄取及代谢物变化，并评估该途径在体内的必需性。我们发现，核黄素能够挽救所有受试菌株的营养缺陷，而黄素腺嘌呤二核苷酸和黄素单核苷酸则不能。此外，核黄素的摄取没有显示出明显依赖主动转运或易化转运的证据，从而支持其通过被动扩散摄取的机制。去除培养基中的核黄素后进行靶向代谢物谱分析，证实核黄素水平降低。尽管未检测到其他核黄素中间体，但在所有检测菌株中均观察到芳香族氨基酸（Phe、Tyr）显著积累，同时还发现一种维生素 B9 代谢物发生改变。以 ribC 基因敲除株作为代表性菌株，我们发现，在去除核黄素后长达 3 周的时间内，核黄素耗竭仍具有抑菌作用。出乎意料的是，在气溶胶感染小鼠模型中，ΔribC 缺乏感染性，这表明从宿主中获取核黄素的潜力不足以支持其在体内存活。总体而言，我们的结果表明，核黄素生物合成缺失所引起的代谢改变会导致结核分枝杆菌感染能力受损。
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.04.742562v1?rss=1
🏷️ 结核分枝杆菌 核黄素生物合成 CRISPR干扰 芳香族氨基酸积累 代谢重编程 感染性丧失