2021-03-01 16:43
作者 徐艳磊、余方友
京港感染论坛
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摘译｜徐艳磊、余方友
单位｜上海市肺科医院
细菌通过不同的耐药机制介导抗生素耐药，大多数机制是比较清楚的，其临床重要性也早已被认识到。但有一种耐药机制——靶位保护，由抗性蛋白与抗生素靶位相互作用介导对抗生素的耐药，人们对该机制了解不足，也很少意识到它的临床重要性。
Daniel N. Wilson 等人发表的Target protection as a key antibiotic resistance mechanism总结了靶位保护性质和重要性的最新进展，描述了一些已知靶位保护系统的分子基础，强调靶位保护的作用方式不是单一的、统一的。在这篇文章中，作者将靶位保护根据作用方式分成了3种类型。
01
类型Ⅰ
Ⅰ型靶位保护以四环素核糖体保护蛋白（TRPPs）为例，直接在空间上覆盖抗生素的作用靶点，将药物移除。目前已经发现了13种TRPP类别，其中 Tet(O)和Tet(M)是研究最清楚的，是EF-G（翻译伸长因子）的类似物。TRPPs可介导阳性菌和阴性菌的耐药，特别是对阳性菌，Tet(M)是链球菌、肠球菌、葡萄球菌对四环素耐药最普遍的决定因素。四环素类抗生素能特异性地与细菌核糖体30S亚基的A位点结合，阻止氨基酰-tRNA在该位上的联结，从而抑制肽链的增长和影响细菌蛋白质的合成。靶位保护蛋白Tet(M)与A位点的结合使药物从其核糖体结合位点上解离。随后Tet(M)的解离允许通过伸长因子Tu(EF-Tu)传递下一个氨基酰基-tRNA(aa-tRNA)，以便翻译可以继续。
02
类型 II
Ⅱ型靶位保护，由靶位构象的改变间接移除抗生素。由抗生素耐药ABC-F蛋白介导，这一组蛋白质是临床上病原体对核糖体50S亚基抗菌药物耐药的主要来源，包括林可霉素类、大环内酯类、唑烷酮类、酚类、pleuromutilins类和streptogramins of groups A and B。ABC-F蛋白可以根据其对抗生素的特异性分成三类：Vga、 Lsa、Sal and Vml介导对林可霉素、pleuromutilins和group A streotogramins的耐药；Msr型蛋白介导对大环内酯类、一些酮类和group B streotogramins的耐药；Optr和Poxt介导对唑烷酮类和酚类抗生素的耐药。下图为Ⅱ型靶位保护蛋白介导抗生素耐药的模型。抗生素固定的核糖体被特定的ABC-F蛋白（以VmlR蛋白为例）识别，结合于核糖体的E位点，VmlR蛋白的C端延伸到达mRNA出口通道，ABC-F蛋白诱导P位点上的P-tRNA扭曲成P/V-tRNA, 移位的P/V-tRNA位置允许ABC-F蛋白的抗生素耐药结构域(ARD)进入肽基转移酶中心(PTC)和邻近的新生多肽出口通道(NPET)，从而促进药物解离。ABC-F蛋白水解ATP成ADP后，变为低亲和力的开放构象从核糖体解离，蛋白翻译得以继续。
03
类型 III
III型靶位保护蛋白可以诱导靶位构象改变，使抗生素靶位在结合抗生素的状态也能工作。抗生素夫西地酸（FA）通过与核糖体上的延伸因子（EF-G）结合阻断核糖体的易位来抑制细菌蛋白质的合成；与EF-G结合导致了A位点的空间位阻，阻断氨基酰-tRNA进入核糖体，蛋白质合成停止。近年来，临床分离的金黄色葡萄球菌和其他葡萄球菌对夫西地酸的耐药性显著增加，主要是由于水平获取了编码FusB型蛋白的基因。FusB抗性蛋白对夫西地酸的抗性是由于FusB蛋白结合延伸因子G(EF-G)并驱动其与核糖体解离（即使是在夫西地酸存在的条件下）。一旦延伸因子离开核糖体，由于夫西地酸对游离EF-G的亲和力很低，夫西地酸就可能与EF-G分离。
如何克服靶位保护介导的抗生素耐药：
有两种基本的策略来减轻对某一特定抗菌药物类别的耐药性，这两种策略都已成功地在临床上用于恢复药物的治疗效果。1）寻找药物的类似物2）为药物匹配一个针对耐药机制的小分子抑制剂。
I型靶位保护可以通过找类似物的方法来克服；Ⅱ型和Ⅲ型靶位保护都通过变构机制进行，药物的类似物可能并不起作用。但是有些药物支链的改变可以提高药物与靶位的亲和性，已被证明在一定程度上提高了对表达Ⅱ型靶位保护机制细菌的抗菌活性。原则上，产生靶位保护蛋白的小分子抑制剂是可行的，对靶位保护机制是临床上遇到的主要的耐药来源的抗菌药物，生产一种特定的靶位保护抑制剂恢复抗菌活性可能是有效的。
总结：
靶位保护不能再因其临床重要性有限而被认为是一种罕见或不寻常的抗生素耐药机制。事实上，它是细菌病原体抵抗大量抗菌药物的主要机制之一。更全面地了解靶位保护是至关重要的，既是为了将有关靶位保护的基本知识水平提高到与其它耐药机制的相媲美，也是为了协助找到克服靶位保护介导抗生素耐药性的方法，广泛恢复抗菌药物的治疗效果。
参考文献
【1】Wilson DN, Hauryliuk V, Atkinson GC, O'Neill AJ. Target protection as a key antibiotic resistance mechanism. Nat Rev Microbiol. 2020 Nov;18(11):637-648. doi: 10.1038/s41579-020-0386-z.
END
摘译｜徐艳磊、余方友
审校｜余方友、陈宏斌
