脓肿分枝杆菌MBT结构鉴定与比较演化分析

【背景】作为临床最常见的非结核、条件致病分枝杆菌，脓肿分枝杆菌（Mycobacteroides abscessus）因其天然、多耐药等特性是目前临床治疗一大挑战。作为分枝杆菌限制性营养元素—铁摄取的关键系统，分枝杆菌素（mycobactin，MBT）与羧基分枝杆菌素（carboxymycobactin，cMBT）与病原分枝杆菌的毒力、耐药等密切相关。【目的】丰富分枝杆菌MBT、cMBT结构数据；探究MBT在致病分枝杆菌起源过程中的演化规律。【方法】在MALDI-TOF-MS与FT-MS/MS解析脓肿MBT、cMBT结构的基础上，进一步开展其活性分析与生物合成基因簇比较基因组分析。【结果】虽然脓肿分枝杆菌MBT、cMBT母核修饰模式与海洋分枝杆菌最相似，R1、R2、R3、R5等位置的修饰完全相同，且脂肪酸链均位于R4位置；但脂肪酸链长度不同[C10-17 （MBT）、C4-8 （cMBT）]，为新结构。Fe-cMBT不仅以浓度依赖方式促进脓肿分枝杆菌生长，且利用效率显著高于FeCl 3 ，相关结果表明MBT-cMBT是脓肿分枝杆菌高效获取铁元素的关键系统。与MBT结构结果一致，mbt-1基因簇共线性分析结果及mbt-1、mbt-2系统发育分析结果均表明脓肿分枝杆菌与海洋分枝杆菌（M. marinum）亲缘关系最近，而非结核分枝杆菌（M. tuberculosis）或耻垢分枝杆菌（M. smegmatis）（基于16S rRNA基因分析）。进一步分析发现，M.marinum、M. tuberculosis、M.bovis等病原分枝杆菌脂肪酸链长度变化范围仅4 C，而M.abscessus、M.fortuitum、M. avium和M. smegmatis等条件致病与非致病菌的脂肪酸链长度变化范围为7-11C，暗示MBT同系物脂肪酸链长度变化范围与分枝杆菌不同生活方式、环境之间可能存在关联。【结论】作为获取铁元素的关键系统，具有独特结构的脓肿分枝杆菌MBT-cMBT在致病、耐药等中的作用以及起源、演化规律值得深入开展研究。