兩維持結核分枝桿菌的糖質新生作用以及感染性的果糖雙磷酸酶

論文：Ganapathy, U., et al. Two enzymes with redundant fructose bisphosphatase activity sustain gluconeogenesis and virulence in Mycobacterium tuberculosis. Nature Communication 2015 Aug 6:7912

報告者：王舒韻                   時間：14:00~15:00, Nov. 18, 2015

講評老師：陳昌熙 教授     地點：Room 601

摘要：

世界上三分之一的人口受到結核分枝桿菌 (Mycobacterium tuberculosis, Mtb) 的慢性感染，而慢性結核分枝桿菌的感染會增加罹患肺結核 (tuberculosis, TB) 機會。結核分枝桿菌能感染並存活於宿主的巨噬細胞中，其在感染時並非以碳水化合物為主要代謝碳源，而是偏好以脂肪酸為主要碳源。因此，糖質新生作用為結核分枝桿菌造成疾病的關鍵。在糖質新生中，果糖雙磷酸酶 (Fructose bisphosphatase, FBPase) 為速率決定步驟，將果糖1, 6-雙磷酸 (fructose 1,6-bisphosphate, FBP) 催化為果糖6-雙磷酸 (fructose 6-phosphate)。不同於糖質新生中的其他步驟，FBPase為單向的催化反應並且對糖質新生作用具有專一性。所以在將結核分枝桿菌基因突變失去FBPase活性後，糖質新生作用就會受到阻斷，因而降低結核分枝桿菌的致病能力。GlpX為結核分枝桿菌基因中唯一的FBPase表現基因。作者發展了glpX缺失的突變菌株後卻意外發現glpX 於結核分枝桿菌在活體外利用甘油或脂肪酸代謝行糖質新生作用時並非必要。於是作者進一步發現，是因GPM2亦具有FBPase活性，而維持了glpX缺失的突變菌株仍然能進行糖質新生作用。只有在當GPM2以及GLPX兩者都缺失時，才能有效的阻斷結核分枝桿菌的糖質新生作用。最後，當glpX且gpm2兩者都缺失的結核分枝桿菌因糖質新生作用受到干擾時，結核分枝桿菌會失去感染的能力。本篇作者提出了糖質新生作用對結核分枝桿菌造成感染的重要性，如此更深一層的了解使新肺結核藥物的開發有更多的可能性。

參考資料：

1.         Mycobacterium tuberculosis Uses Host Triacylglycerol to Accumulate Lipid Droplets and Acquires a Dormancy-Like Phenotype in Lipid-Loaded Macrophages. PLoS Pathogens 2011 Jun;7(6):e1002093