結核マイコバクテリウムのピラジンアミド耐性に関与する新規排出タンパク質RV0191、RV3756C、RV3008、およびRV1667Cの同定

ピラジナミド（PZA）は、結核（TB）の治療に使用される重要な薬物です。PZAは、PNCA遺伝子によってコードされるピラジナミダーゼ（PZASE）によって活性成分ピラジノイン酸（POA）への変換を必要とするプロドラッグです。PZAに対する耐性は、主にPNCA変異によって引き起こされ、RPSA、PAND、およびCLPC1変異によってはあまり引き起こされませんが、これらの変異のない臨床株は存在することが知られています。POAの流出は以前にマイコバクテリウム結核で実証されていましたが、関与する排出タンパク質は特定されていません。ここでは、M。tuberculosisプロテオームマイクロアレイを使用してPOA結合研究を実施し、POAを結合する4つの排出タンパク質（RV0191、RV3756C、RV3008、およびRV1667C）を特定しました。結核菌における4つの排出ポンプ遺伝子の過剰発現により、PZAとPOAに対する低レベルの耐性が生じたが、他の薬物ではなかった。さらに、Reserpine、Piperine、Verapamilなどの排出ポンプ阻害剤の添加により、排出タンパク質RV0191、RV3756C、RV3008、およびRV1667Cの排出タンパク質RV0191を過剰発現させるM. Tuberculosis株のPZAに対する感受性が増加しました。私たちの研究は、これらの4つの排出タンパク質がPZA/POA流出の原因であり、M。tuberculosisの将来の研究におけるPZA耐性を引き起こす可能性があることを示しています。

Pyrazinamide (PZA) is a critical drug used for the treatment of tuberculosis (TB). PZA is a prodrug that requires conversion to the active component pyrazinoic acid (POA) by pyrazinamidase (PZase) encoded by the pncA gene. Although resistance to PZA is mostly caused by pncA mutations and less commonly by rpsA, panD, and clpC1 mutations, clinical strains without these mutations are known to exist. While efflux of POA was demonstrated in Mycobacterium tuberculosis previously, the efflux proteins involved have not been identified. Here we performed POA binding studies with an M. tuberculosis proteome microarray and identified four efflux proteins (Rv0191, Rv3756c, Rv3008, and Rv1667c) that bind POA. Overexpression of the four efflux pump genes in M. tuberculosis caused low-level resistance to PZA and POA but not to other drugs. Furthermore, addition of efflux pump inhibitors such as reserpine, piperine, and verapamil caused increased susceptibility to PZA in M. tuberculosis strains overexpressing the efflux proteins Rv0191, Rv3756c, Rv3008, and Rv1667c. Our studies indicate that these four efflux proteins may be responsible for PZA/POA efflux and cause PZA resistance in M. tuberculosis Future studies are needed to assess their roles in PZA resistance in clinical strains.