切断能源补给 “饿死”结核杆菌
贝达喹啉药物改造有了新方向
科技日报讯 （记者陈曦）贝达喹啉是一种新型抗结核药物。记者7月21日从南开大学获悉，该校生命科学学院教授贡红日、中国科学院院士饶子和与合作者经过多年研究，首次揭示了贝达喹啉及其衍生药物对结核分枝杆菌和人源三磷酸腺苷（ATP）合成酶的作用机制。这对开发新一代高选择性抗结核药物具有重要意义。相关研究论文日前在线发表于国际学术期刊《自然》。
贝达喹啉是一种靶向结核分枝杆菌ATP合成酶的抑制剂。ATP被称为细胞生命活动的能量“通货”，瞄准该靶点可以高效抑制结核分枝杆菌生长。因此，贝达喹啉被世界卫生组织列为耐多药结核病长程治疗方案首选药物。
然而，研究发现，贝达喹啉会增加患者心脏发生心律失常的风险，且对人源ATP合成酶存在潜在交叉抑制活性。因此，揭示贝达喹啉对结核分枝杆菌ATP合成酶的作用机制，以及贝达喹啉抑制人源ATP合成酶活性的分子机制，对开发新型结核分枝杆菌ATP合成酶抑制剂具有重要意义。
研究团队首先获得了均一稳定且有活性的结核分枝杆菌ATP合成酶蛋白样品，然后成功解析了贝达喹啉结合状态下该样品的高分辨率冷冻电镜结构。贡红日介绍：“结核分枝杆菌的能量主要来源于ATP合成酶转子的旋转。贝达喹啉与之结合时，1个结核分枝杆菌ATP结合了7个贝达喹啉分子。这7个分子像楔子一样，阻止结核分枝杆菌ATP合成酶旋转，从而阻断质子运输，最终阻止了ATP合成，达到‘饿死’结核分枝杆菌的目的。”
为减少贝达喹啉的不良反应，全球医药界致力于开发贝达喹啉二代药物。其中，TBAJ-587和TBAJ-876是最具代表性的贝达喹啉衍生物。“研究发现，贝达喹啉和TBAJ-587均对人源ATP合成酶存在交叉反应，这可能是贝达喹啉使人体产生不良反应的原因之一。”论文第一作者、南开大学生命科学学院博士生张玉莹介绍，团队通过解析人源ATP合成酶结合贝达喹啉的冷冻电镜结构，对贝达喹啉再设计优化提出了新方案，从而减少其与人源ATP合成酶的相互作用，进而规避临床治疗中的潜在健康风险。
首都医科大学附属北京胸科医院副院长、中华医学会结核病学分会前任主任委员李亮认为，该研究通过分子水平解析，提出了贝达喹啉新的改造方向，提高了新药研发效率。
中国工程院院士、广州实验室主任钟南山认为，此次研究不仅夯实了结核病领域前沿理论研究的基础，也为设计具有更高选择性的抗结核药物提供了更多可能。
