杂志的病原体

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杂志的病原体/2018年/文章

研究文章|开放获取

体积 2018年 |文章的ID 1454316 | https://doi.org/10.1155/2018/1454316

拉胡尔Pal,赛义夫Hameed Varatharajan Sabareesh, Parveen Kumar Sarman辛格Zeeshan法蒂玛, 异烟肼治疗调查结核分枝杆菌用电喷雾质谱揭示它的脂质成分的新见解”,杂志的病原体, 卷。2018年, 文章的ID1454316, 14 页面, 2018年 https://doi.org/10.1155/2018/1454316

异烟肼治疗调查结核分枝杆菌用电喷雾质谱揭示它的脂质成分的新见解

学术编辑器:马里奥·m·D 'Elios
收到了 2018年1月09
修改后的 2018年4月11日
接受 2018年4月18日
发表 2018年6月19日

文摘

许多早期的研究涉及异烟肼(INH)治疗的效果完全集中在脂酰(FA)的范畴结核分枝杆菌(MTB)脂质。这让我们感兴趣的主要研究结核分枝杆菌异烟肼在其他类别的影响脂质。对这一点,我们选择来解释我们的质谱数据(LC-ESI-MS)通过一个独立的软件,MS-LAMP,“Mtb LipidDB”整合。MS-LAMP的分析显示,异烟肼治疗可以改变的组成“glycerolipids (gl)”和“glycerophospholipids (gpl)”类别结核分枝杆菌的脂质,除了FA类别的变化。解释“MycoMass”数据库产生了类似的结果,Mtb LipidDB多酮类化合物,除了重大改变(PKs)类别也被观察到。探测生物合成途径的某些关键属于gl,脂质,gpl和繁荣正义党类别可以有吸引力的药物发现的目标(s)或可能是有用的识别手段克服耐药性或获得洞察毒性的原因。我们所知,这是第一个报告暗示的影响异烟肼gl,结核分枝杆菌,gpl和繁荣正义党。

1。介绍

全球结核病仍然是严重的疾病和艾滋病患者死亡最常见的原因(1]。结核分枝杆菌(MTB)结核病的病原生物很难控制而出现耐药菌株造成的多药耐药性(MDR)。耐多药结核病属性异烟肼(INH)和利福平(RIF)的阻力,而广泛耐药结核病(xdr - tb)涉及额外的耐氟喹诺酮类原料药与三种注射药物之一,硫酸卷曲霉素、阿米卡星、卡那霉素(2]。的一个策略来应对耐多药结核分枝杆菌的现象对小说是发现目标当前使用抗结核药物异烟肼等RIF,乙胺丁醇(EMB)。

异烟酸酰肼或俗称异烟肼(INH)是最重要的抗结核一线药物之一,阻碍霉菌酸合成杀死积极增长的细胞内和细胞外的结节杆菌(3]。异烟肼目标韩国仁荷(EC 1.3.1.9 enoyl -酰基载体蛋白质还原酶)通过形成加合物与NAD (H)需要通过影响霉菌酸生物合成脂肪酸合成二世(FAS-II)途径4]。同样有异烟肼形式复杂的调查报告β-ketoacyl-ACP合成酶(KasA)酶。为了更好地理解异烟肼的功效,已经采取了一些新颖的策略。例如,遗传学和生化方法导致了两种不同的目标酶的发现异烟肼内独特的II型FAS系统参与霉菌酸合成(5]。同样,定量蛋白质组学揭示小说的见解在分枝杆菌异烟肼易感性,这是由一个普遍的应激蛋白。增加KatG水平增加引起bcg - 2013水平基础的表型易感性分枝杆菌异烟肼(6]。事实上,大多数抗生素的辨病/打范式可能不适用于异烟肼,所发现的蛋白质组学分析,相信有十二INH-pyridine核苷酸代谢产物,每一个潜在的目标不同的酶(7]。甚至在硅片方法摆脱小说洞察的作用机制由KatG异烟肼耐药性基因突变(3]。

在这种情况下,这将是巨大的利益和价值的理解耐药性结核分枝杆菌,对异烟肼的基础。考虑到异烟肼的主要目标包括抑制霉菌酸合成(5,8- - - - - -11),了解其他类的结核分枝杆菌的脂质成分改变异烟肼治疗可能会进一步帮助识别潜在的新靶点。脂质生物已经进化到更大程度上在过去的十年中,主要归因于复杂的进步质谱(MS)仪器(12,13]。许多研究指出改变脂质代谢相关的疾病,包括结核病(14- - - - - -21]。因此,研究高通量lipidomics血脂水平的方法涉及女士最近获得了显著的重要性。最重要的是,综合研究报告数据库结核分枝杆菌的脂质,“MTB LipidDB”[18),吸引了我们的注意力,这为我们提供了推动力MTB lipidome调查,我们选择了应用(反相)液相色谱与电喷雾电离,即LC-ESI-MS。因此,本研究的目的是比较结核分枝杆菌的血脂异烟肼,其中脂质从LC-ESI-MS数据分析解释。LC-ESI-MS数据表明,异烟肼治疗不仅会改变霉菌酸的生物合成是已知的,但也显著影响生产等脂质类glycerolipids (gl)和glycerophospholipids (gpl),尚未公布,因此,这可能是第一个这样的报告。此外,使用另一个数据库中,我们解释LC-ESI-MS数据MycoMass [22),其输出与输出产生从Mtb LipidDB18),发现来自数据库的结果相似,尽管MycoMass数据库的主要区别是,输出显示多酮类化合物重大改变(PKs)类别由于异烟肼,并没有非常明显的输出Mtb LipidDB。因此,我们的分析在此提供了一个肯定的暗示,促使我们提出一个假说,异烟肼可以显著改变gl的合成,结核分枝杆菌和党,除了,gpl的霉菌酸。因此这项研究的结果可以帮助找到小说对结核分枝杆菌的治疗药物靶点。

2。材料和方法

2.1。材料

异烟肼(西格玛奥德里奇),麦德汤7 h9麦德琼脂,OADC和ADC (BD Difco),氯化钾(氯化钾)、二甲亚砜(DMSO)和氯仿(费舍尔科学),甲醇(默克公司)、聚四氟乙烯覆盖玻璃小瓶(Borosil),巴斯德吸管,绘画纸1号滤纸被使用的材料。

2.2。培养条件

MTB(临床应变)被用于这项研究。文化是保持Lowenstein-Jenson (LJ)偏实验应变之前刚有在琼脂板经过21天的全面增长。它再次接种在麦德7 h9汤作为主要为14天( )文化。起动器文化H37房车治疗或与异烟肼药物治疗subinhibitory浓缩的。0.5μg / ml接种主要( 0.1 OD)文化600年螺旋盖子烧瓶中包含10毫升的麦德7 h9汤补充10%白蛋白/葡萄糖/过氧化氢酶(BD Difco), 0.2%的甘油(费舍尔科学),和0.05%的渐变- 80 (Himedia) 100毫升玻璃瓶(Schott杜兰)。水瓶被放置在37°C 14天或到对数生长期的风潮。

2.3。提取的总脂质

结核分枝杆菌的细胞治疗(控制)和异烟肼治疗指数期被修改Folch用于完整的细胞脂质提取方法(21,23]。短暂,MTB处理和未经处理的细胞在10000 rpm收获10分钟。细胞中均相水溶液为3分钟,悬浮在CHCl3和CH3哦,在比率,1:2。细胞被动摇,离心机在4°C 2000 rpm 10 - 15分钟。上层清液被转移到另一个玻璃小瓶,然后剩下的CHCl3添加并通过绘画纸1号滤纸过滤。提取然后用0.88%氯化钾删除nonlipid污染,导致形成的两个阶段。从两个阶段,低密度的氯仿层含有脂质被巴斯德吸管5毫升玻璃小瓶有聚四氟乙烯覆盖。瓶是储存在-20°C,直到进一步分析。提取的脂质浓度估计其他地方描述使用方法(24),5μ克/μl是用于进一步分析。

2.4。Ultraperformance液体Chromatography-Electrospray电离质谱法(UPLC-ESI-MS)

分析的样本质(水域,ACQ-TQD # QBP 1152),三重四极杆串联质谱仪在极性切换模式。LC完成C18柱(100毫米x 3毫米,2.6μ孔隙大小100)通过权力平等主义的洗脱方式为30分钟,使用5%的异丙醇,甲醇,90%和5%醋酸铵(5毫米,pH值6.5),流量,0.1毫升/分钟。源温度为120°C,反溶剂温度为350°C,锥电压被设定为40 V (V)。1。介绍了使用一个autosampler的示例μ包含5 l的进样体积μ克脂肪。毛细管电压(即。,spray voltage) was set to 3.50 kilo volts (kV). The data were recorded in the mass range,m / z200 - 2000,和MassLynx内的数据处理软件,其中每个色谱是平和,背景是减去。重复或一式三份LC-ESI-MS数据集的获取和重现性的程度数据验证。与可再生的LC-ESI-MS数据进行进一步分析。质谱数据的分析是由使用一个独立的软件MS-LAMP“Mtb LipidDB”(http://www.mrl.colostate.edu/;Sartain,2011)(18和数据库的脂质代谢产物和通路策略联盟(脂质地图;http://www.lipidmaps.org)集成25]。数据仅在积极的应急服务国际公司模式被认为是解释MS-LAMP“Mtb LipidDB”,即m / z值峰的质谱被分配到单质子化了的离子,即。[M + H)+质量,通过设置窗口每搜索到0.5不等。同一组观察到m / z值(由MS-LAMP解释)进行了分析使用MycoMass数据库(22),遵循同样的搜索条件;也就是说,只有[M + H]+离子与质量窗口搜索范围设置为0.5。

2.5。脂肪酶测定

MTB细胞生长在麦德布鲁克7 h9汤没有(控制)和异烟肼的存在。完整的细胞蛋白提取和蛋白质浓度是由洛瑞方法如前所述26]。脂肪酶的活动是由测量的量p硝基酚(pnp)释放pnp与不同长度的脂肪酸酯基质。总结核分枝杆菌脂肪酶活性估计使用蛋白质提取的。标准的脂肪酶活性测定在100年进行μl反应系统组成的最终浓度为0.5毫米pnp酯基质和80毫米的缓冲区(pH值8.0)H33,80毫米3阿宝4300毫米氯化钠,甘油Triton x - 100, 0.3%和20%。纯化蛋白的反应混合物是孵化在37°C 40分钟,释放p硝基酚决心spectrophotometrically在405纳米27,28]。

2.6。标准UPLC-ESI-MS数据的解释和分析

(我)标准基于峰值强度值:在这项研究中,只有那些峰值m / z质谱中的值被认为是为解释,其强度高于5000(也就是说,阈值忽略峰值信噪比率较差)。高峰m / z值选择以这种方式在两个数据库搜索:Mtb LipidDB MycoMass,以识别潜在的脂质。

(2)质量准则基于值窗口范围用于数据库搜索:分析过程中使用MS-LAMP (Mtb LipidDB集成),当质量窗口搜索范围设置为任何值小于0.5,如0.25中,很少有脂质在输出也获得了“Mtb LipidDB”(见补充材料)。然而,尽管搜索通过使用质量窗口的值范围在MS-LAMP > 0.5,质量错误( M:观察到的或查询的区别m / z价值和m / z值可用数据库中相应的脂质)估计的脂质获得输出是相当高的,因此这样的输出并不考虑进一步解释。此外,这里必须指出数据被记录在一个质谱仪(三重四极;看到材料和方法部分2。4)能够提供单位的决议,大规模的窗口范围= 0.5是一个最佳使用MS-LAMP或合适的值进行搜索。同样,使用MycoMass也执行搜索,通过设置质量获得的输出窗口范围= 0.5只被认为是进行进一步分析。因此,大众错误( 米)的输出所获得的脂质≤0.5,只有那些脂质被认为是为进一步解释。此外,正如前面提到的部分2。4,所有的m / z值已被归因于[M + H]+只有。

3所示。结果

3.1。使用通过MS-LAMP Mtb LipidDB LC-ESI-MS数据分析

1描述了代表色谱(嵌入)和未经处理的(控制)和质谱INH-treated样本。质谱对应不同的色谱保留时间从“控制”和INH-treated样本获得的补充材料(图所示S1- - - - - -S11)。正如已经描述(见材料与方法),只有在积极的应急服务国际公司模式下获得的数据进行了分析。51和104年观察到的m / z价值观从未经处理的选择(控制)和INH-treated样本,分别进行进一步的解释,其中16m / z值的观察样本,维恩图(图中描述2(一个))。引人注目的是,只有15 35和88年31个m / z值是可翻译的“Mtb LipidDB”(即集成在MS-LAMP)(图2 (b))。这15个,31m / z分别值对应于22日和54脂质(图2 (c))。表1将列出的潜在脂质确定分子式,“Mtb LipidDB”,对应于每15(控制)和31 (INH-treated)观察m / z价值观、在MS-LAMP查询和表2展示了各自的脂类的名称。关于16m / z值,通常发现在“控制”和“INH-treated”样本,只有5m / z值被MS-LAMP可说明的,这与5脂质(表3)。

(一)

控制(未处理)
美国没有。 观察到的m / z[M + H]+ 脂肪酰基(FAs) Glycerolipids (gl) Glycerophospholipids (gpl)

1 317年 - - - - - - C18 H36 O4 - - - - - -

2 331年 - - - - - - C19 H38 O4 - - - - - -

3 409年 C27 H52 O2 - - - - - - - - - - - -

4 485年 - - - - - - C30 H60 O4 C22 H45 O9 P1

5 497年 - - - - - - - - - - - - C23 H45 O9 P1

6 513年 - - - - - - C31 H60 O5 C24 H49 O9 P1

7 539年 - - - - - - C33 H62 O5 - - - - - -

8 611年 - - - - - - - - - - - - C28 H51 O12 P1

9 626年 - - - - - - C39 H76 O5 - - - - - -

10 650年 - - - - - - C41 H76 O5 - - - - - -

11 694年 C46 H92 O3 C44 H84 O5 - - - - - -

12 706年 C48 H96 O2 C45 H84 O5 - - - - - -

13 872年 - - - - - - C56 H102 O6 - - - - - -

14 1054年 - - - - - - C69 H128 O6 - - - - - -

15 1240年 C83 H162 O5, C84 H166 O4 C82 H158 O6 C65 H123 O19 P1

(b)

异烟肼(治疗)
美国没有。 观察到的m / z[M + H]+ 脂肪酰基(FAs) Glycerolipids (gl) Glycerophospholipids (gpl)

1 343年 - - - - - - 甜H38 O4 - - - - - -

2 369年 C24 H48 O2
(2号)。
- - - - - - - - - - - -

3 411年 C27 H54 O2 - - - - - - - - - - - -

4 413年 C26 H52 O3 这件H48 O4 - - - - - -

5 425年 C28 H56 O2 - - - - - - - - - - - -

6 467年 C31 H62 O2(2号)。 - - - - - - - - - - - -

7 483年 C31 H62 O3 - - - - - - C22 H43 O9 P1

8 496年 C33 H66 O2(2号)。 - - - - - - C24 H50 N1 O7 P1

9 511年 - - - - - - - - - - - - C24 H47 O9 P1

10 512年 C33 H66 O3 - - - - - - - - - - - -

11 551年 - - - - - - C34 H62 O5 - - - - - -

12 624年 - - - - - - C39 H74 O5 - - - - - -

13 700年 - - - - - - - - - - - - - - - - - -

14 734年 - - - - - - C47 H88 O5 C39 H73 O10 P1

15 738年 - - - - - - C46 H88 O6, C47 H92 O5 C39 H77 O10 P1

16 752年 - - - - - - C47 H90 O6, C48 H94 O5 C40 H79 O10 P1

17 763年 - - - - - - - - - - - - 促H84 N1 O8 P1, C33 H63 O17 P1

18 780年 - - - - - - C49 H94 O6 C50 H98 O5 促H83 O10 P1

19 794年 - - - - - - 网H96 O6, C51 H100 O5 C43 H85 O10 P1

20. 805年 - - - - - - - - - - - - C45 H90 N1 O8 P1

21 806年 - - - - - -- - - - - - C51 H96 O6, C52 H100 O5 C44 H85 O10 P1

22 850年 - - - - - - C54 H104 O6, C55 H108 O5 C44 H81 O13 P1

23 852年 - - - - - - - - - - - - C44 H83 O13 P1

24 854年 - - - - - - - - - - - - C44 H85 O13 P1

25 873年 - - - - - - - - - - - - - - - - - -

26 911年 - - - - - - - - - - - - C38 H71 O22 P1

27 930年 - - - - - - C60 H112 O6 - - - - - -

28 934年 - - - - - - C60 H116 O6 - - - - - -

29日 1008年 - - - - - - - - - - - - 网H87 O18 P1

30. 1044年 - - - - - - C68 H130 O6 C52 H99下降O18 P1

31日 1058年 - - - - - - C69 H132 O6 - - - - - -

网# H82 O1群:1 prenol脂质; C40 H81 O9 P1: 1酮化合物; 网H83 O4 P1: 1 prenol脂质; C47 H77它们O10: 1酮化合物。
(一)

控制(未处理)
美国没有。 观察到的m / z[M + H]+ 脂肪酰基(FAs) Glycerolipids (gl) Glycerophospholipids (gpl)

1 317年 - - - - - - 毫克 - - - - - -

2 331年 - - - - - - 毫克 - - - - - -

3 409年 Mycolipenic酸(C27) - - - - - - - - - - - -

4 485年 - - - - - - 毫克 Lyso-GP

5 497年 - - - - - - - - - - - - Lyso-GP

6 513年 - - - - - - DG Lyso-GP

7 539年 - - - - - - DG - - - - - -

8 611年 - - - - - - - - - - - - Lyso-PI

9 626年 - - - - - - DG - - - - - -

10 650年 - - - - - - DG - - - - - -

11 694年 Hydroxyphthioceranic酸(C46) DG - - - - - -

12 706年 Phthioceranic酸(C48) DG - - - - - -

13 872年 - - - - - - TG - - - - - -

14 1054年 - - - - - - TG - - - - - -

15 1240年 DIM-B, Methoxy-MA TG Ac1PIM1

MG: monoacylglycerols;DG:甘油二酯;TG:甘油三酯;PG: diacylglycerophosphoglycerols;PI: diacylglycerophosphoinositols;体育:diacylglycerolphosphoethanolamines;PIM:磷脂酰肌醇甘露糖苷;PIM1:磷脂酰肌醇monomannosides;PIM2:磷脂酰肌醇dimannoside;DIM-B: phthiodiolone dimycocerosates; MA: mycolic acids; Lyso-GP: monoacylglycerophosphoglycerols; Lyso-PI: monoacylglycerophosphoinositols; Ac1PIM1: monoacylated diacylglycerophosphoinositol monomannosides.
(b)

异烟肼-治疗
S.No。 观察到的m / z[M + H]+ 脂肪酰基(FAs) Glycerolipids (gl) Glycerophospholipids (gpl)

1 343年 - - - - - - 毫克 - - - - - -

2 369年 Mycosanoic酸(C24), Mycocerosic酸(C24) - - - - - - - - - - - -

3 411年 Mycocerosic酸(C27) - - - - - - - - - - - -

4 413年 Mycolipanolic酸(C26) 毫克 - - - - - -

5 425年 Mycocerosic酸(C28) - - - - - - - - - - - -

6 467年 Mycocerosic酸(C31), Phthioceranic酸(C31) - - - - - - - - - - - -

7 483年 羟基phthioceranic酸(C31) - - - - - - Lyso-GP

8 496年 Phthioceranic酸(C33), Mycocerosic酸(C33)
- - - - - - Lyso-PE

9 511年 - - - - - - - - - - - - Lyso-GP

10 512年 羟基phthioceranic酸(C33) - - - - - - - - - - - -

11 551年 - - - - - - DG - - - - - -

12 624年 - - - - - - DG - - - - - -

13 700年 - - - - - - - - - - - - - - - - - -

14 734年 - - - - - - DG PG

15 738年 - - - - - - DG, TG PG

16 752年 - - - - - - DG, TG PG

17 763年 - - - - - - - - - - - - PE、Lyso-PIM1

18 780年 - - - - - - DG, TG PG

19 794年 - - - - - - DG, TG PG

20. 805年 - - - - - - - - - - - - 体育

21 806年 - - - - - - DG, TG PG

22 850年 - - - - - - DG, TG π

23 852年 - - - - - - - - - - - - π

24 854年 - - - - - - - - - - - - π

25 873年 - - - - - - - - - - - - - - - - - -

26 911年 - - - - - - - - - - - - Lyso-PIM2

27 930年 - - - - - - TG - - - - - -

28 934年 - - - - - - TG - - - - - -

29日 1008年 - - - - - - - - - - - - PIM1

30. 1044年 - - - - - - TG PIM1

31日 1058年 - - - - - - TG - - - - - -

decaprenol (1 prenol脂质); phosphomycoketide(酮化合物); decaprenyl磷酸(1 prenol脂质); mycobactin w / o菲(1酮化合物)。
MG: monoacylglycerols;DG:甘油二酯;TG:甘油三酯;PG: diacylglycerophosphoglycerols;PI: diacylglycerophosphoinositols;体育:diacylglycerolphosphoethanolamines;PIM:磷脂酰肌醇甘露糖苷;PIM1:磷脂酰肌醇monomannosides;PIM2:磷脂酰肌醇dimannoside;DIM-B: phthiodiolone dimycocerosates; MA: mycolic acids; Lyso-GP: monoacylglycerophosphoglycerols; Lyso-PI: monoacylglycerophosphoinositols; Lyso-PIM1: monoacylglycerophosphoinositol monomannosides; Lyso-PIM2: monoacylglycerophosphoinositol dimannosides.

美国没有。 观察到的m / z[M + H] + 分子式 学名 类别

1 415年 这件H50 O4 毫克(RCO2H = 22:0) Glycerolipids (GL)

2 439年 C29 H58 O2 Mycocerosic酸(C29) 脂肪酰基(FA)

3 441年 C28 H56 O3 Mycolipanolic酸(C28) 脂肪酰基(FA)

4 598年 C37 H72 O5 DG (R1CO2H + R2CO2H = 34:0) Glycerolipids (GL)

5 654年 C41 H80 O5 DG (R1CO2H + R2CO2H = 38:0) Glycerolipids (GL)

3.2。使用MycoMass LC-ESI-MS数据分析数据库

我们也分析了LC-ESI-MS数据与另一个数据库中,MycoMass,报道Layre et al . 201122),其中包含5399个分子,即近两倍数量的结核分枝杆菌的脂质存在LipidDB(2518脂质)报道Sartain et al . 201118]。表4包含观察到的列表m / z价值观并非由Mtb LipidDB可判断的,但其中的几个可使用MycoMass数据库。正如预期的,未来的脂质确定从MycoMass大于那些导致Mtb LipidDB,仅仅因为MycoMass包含近两个比Mtb LipidDB脂质。


脂质类 Mtb LipidDB MycoMass

足总 751年 393年

GL 218年 670年

GPL 1295年 1206年

PK 21 893年

公关 7 38

SL 226年 2192年

其他人 0 7

2518年 5399年

结核分枝杆菌的其他人LipidDB:固醇脂质(ST)和鞘脂类(SP) (Sartain et al ., 2011)18]。
其他MycoMass: 6 lipopentapeptides 1 mycothiol (Layre et al ., 2011)22]。

4所示。讨论

结核分枝杆菌的脂质稳态有重要作用致病性和近60%的细胞干重是由于脂质(18]。脂类的不同结构体系结构和lipophobicity宿主抗体形成阻塞,灭菌器,和种抗结核菌的药物29日),因此是有益的结核分枝杆菌的生长和存活。已知的抗结核药物异烟肼,目标几个基因,即KATG,NDH,MSH,NAT与显性表型,但主要目标仍然存在韩国仁荷编码enoyl-Acyl-Carrier-Protein (ACP)称为韩国仁荷还原酶。异烟肼共识目标表明C26 FA伸长的抑制FA合酶II复杂,限制的形成霉菌酸(9]。获得洞见和更好地了解到异烟肼的作用机制,因此我们决定比较结核分枝杆菌异烟肼暴露的lipidome概要结核分枝杆菌细胞与未暴露的细胞。

在八脂质类定义为脂质地图(http://www.lipidmaps.org),结核分枝杆菌的脂质确认到目前为止只包括六大类:脂肪酰基(FAs) glycerolipids (gl) glycerophospholipids (gpl), prenol脂质(PLs),多酮类化合物(PKs)和saccharolipids (SLs) [18,22]。因此,获得的结果从MS-LAMP覆盖这六个类别的脂质。已经描述(cf。见上,2。6),质量窗口范围= 0.5被发现MS-LAMP的最佳值进行搜索。此外,定性分析了文中的数据。

22的潜在脂质解释“控制”样本,5属于FAs类别,12 gl, 5是gpl(表12)。另一方面,从INH-treated 54潜在脂质发现样本包括11 FAs, 21 gl, 18(图gpl3和表12)。因此,MS-LAMP获得的输出在查询LC-ESI-MS数据获得的“控制”和“INH-treated MTB样本表明,异烟肼治疗引发的合成不仅更多的油脂的脂质类(数据23),但也完全不同的脂质中的每个脂质类别没有发现未经处理/控制样本(表12)。重大改变脂质属于GL和GPL类别在这个调查是值得注意的,因为研究迄今为止只报道变化发生霉菌酸(FA类别)由于异烟肼治疗(5,9,10]。这些不同的脂质可以参与耐药性的机制,这开辟了新的远景调查。

霉菌酸(MA)和phthiocerol dimycocerosates(暗)属于致病性FA类和观察,没有发现异烟肼(表的存在12)。昏暗的因素之一负责与解决机制导致毒性;然而一些数据表明,结核分枝杆菌的盾牌从氧化应激,例如,由于没有(一氧化氮),调节生产等关键炎性细胞因子TNF -α,调节免疫原性反应。异烟肼抑制这个类,使细菌无法生长在氧化应激(30.]。也记录mycolates扮演了一个重要的角色在细胞壁通透性(31日]。因此,结核分枝杆菌异烟肼影响的水平,从而使细胞更多的渗透。此外,有趣的是,mycocerosic酸水平“INH-treated”样本似乎相对较高而“控制”(表样例12)。phthiocerol Mycocerosic酸与长链二醇酯化,生成phthiocerol dimycocerosate(暗)。因此,它可能会推测异烟肼在post-mycocerosic酸抑制昏暗的合成步骤,即抑制phthiocerol之间的酯化反应和mycocerosic酸生物合成途径中32]。同样,我们可以发现改变脂酰链长度的hydroxyphthioceranic酸和phthioceranic酸,异烟肼,并发现两类分子链长度降低(表12)。这个观察提示我们假设合成硫脂质,在hydroxyphthioceranic酸和phthioceranic酸是其主要成分,结核分枝杆菌的影响,独特的礼物和宿主-病原体相互作用中扮演至关重要的角色32]。

gl类别包含三种不同的子类的数量取决于脂肪酸甘油骨架,即monoacylglycerol(毫克),甘油二酯(DG)和三酰甘油(TG)。gl可以与马(33)或非(34]。当MTB杆菌休眠阶段他们积累TGs或压力条件。当MTB需要能量时,异化了TGs脂肪酶酶存在的外墙产生FAs可用于能源生产(21,27]。在此,我们发现脂肪酶活性明显降低在异烟肼的存在(图4),这意味着较低的燃烧,减少利用积累的TGs MTB压力条件下所需的,如存在异烟肼在这种情况下(35]。对这个,MS-LAMP的输出(表12;图3)提供了支持证据,相对较高的DG和TG是观察在INH-treated示例中,“控制”相比,这些水平样本,其中相对更多的MG观察(表12)。

gpl形成脂类的另一个重要类别,这似乎是在异烟肼的反应更迅速。此外,它已经知道,结核分枝杆菌的毒性菌株具有更高的gpl(内容36]。主要gpl增加水平检测异烟肼反应,其中包括磷脂酰乙醇胺(PE)、磷脂酰肌醇(PI)、磷脂酰甘油(PG)和磷脂酰肌醇甘露糖苷(pim)(表12)。MTB改变脂质成分在应对各种压力条件下为了适应变化了的环境。有报告显示,异烟肼的压力下,与脂质生物合成相关的基因包括GPL经历突变导致脂质成分的改变,进而导致开发耐异烟肼(37- - - - - -39]。构成的一个子类pim和gpl MTB细胞被膜的重要组成部分。极地PIM物种也可以作为lipomannan膜锚(LM)和lipoarabinomannan (LAM)。合成的PIMs结核分枝杆菌的发生顺序PIM1有助于合成PIM2同样直到PIM6,揭示了广泛的遗传和生化研究[40]。PIMs为重型mannosylation基质形成LMs和额外arabinosylation产生脱逃,角色在致病性的21,40]。发现acylated磷脂酰肌醇甘露糖苷,Ac1PIM1,要么是在异烟肼的存在大大降低或缺乏;因此我们可以假设酰化,可能是抑制异烟肼和酰化的作用,对耐药需要进一步探索。

进一步,我们进行比较分析脂质类别的识别从数据库MycoMass MS-LAMP的输出。MycoMass数据库中搜索也以同样的方式进行搜索是用Mtb LipidDB使用MS-LAMP,即窗口范围设置为0.5(见部分2。6)。已经描述(cf。见上,3所示。2),搜索得到的脂质MycoMass数据库大于了结核分枝杆菌从LipidDB (MS-LAMP),由于MycoMass数据库中脂类的数量是多的Mtb LipidDB。MycoMass数据库由最大数量“SLs”,有趣的是,Mtb LipidDB FAs超过MycoMass(表5)。的gl MycoMass大约是三次的结核分枝杆菌的gl LipidDB数量;然而,gpl的数量有点类似(表的数据库5)。因此,当输出对应于每一个产生的脂质类这两个数据库相比,一些有趣的推论。


控制 常见的 异烟肼

321年 309年 300年

333年 318年 310年

335年 362年 325年

338年 431年 339年

349年 459年 342年

364年 520年 351年

432年 536年 355年

449年 547年 367年

457年 628年 371年

470年 637年 386年

529年 1022年 391年

531年 393年

590年 398年

620年 435年

673年 445年

828年 503年

912年 515年

957年 519年

1001年 522年

1077年 523年

528年

533年

537年

540年

549年

564年

569年

575年

577年

589年

591年

593年

617年

621年

634年

639年

644年

686年

701年

712年

726年

768年

769年

770年

782年

795年

797年

803年

823年

842年

849年

855年

887年

893年

899年

901年

1036年

这些观察到的m / z值,脂质是从MycoMass识别数据库;看到补充表(S1- - - - - -S3)。

6描述了比较两个数据库的输出了,观察m / z值的“控制”和“INH-treated”样本。类似的输出Mtb LipidDB (MS-LAMP),结果从MycoMass数据库还表示变化的类别gl和gpl,由于异烟肼治疗(表6)。然而,在从数据库MycoMass输出的情况下,多酮类化合物重大改变(PKs)对异烟肼治疗也是明显的,这是不那么明显的MS-LAMP的输出。这可以理解从表5,很明显,MycoMass数据库包含893,而只有21 PKs结核分枝杆菌的存在LipidDB。尽管这两个数据库之间的显著差异,某些观察m / z值,15 35(控制),5个中的16(控制和INH-treated)和28 88 (INH-treated),解释或两个数据库(表中找到6)。22个脂质中有解释从Mtb LipidDB (MS-LAMP)使用15m / z值在“控制”示例(见图2),16 MycoMass数据库中也含有脂质。此外,88年61m / z值数据中观察到的“INH-treated”示例解释了MycoMass数据库,这对应于158脂质。其中158脂质,42脂质分子由两个数据库可判断的。这表明116年的脂质分子识别的数据“INH-treated MycoMass数据库的样本是独一无二的。所有这些都是绘画般的维恩图解的形式如图所示5(见补充表S1- - - - - -S3)。


示例:m .结核病 控制(未处理) 常见的:控制 INH-Treated
& INH-Treated

不。观察到的m / z 35 16 88年

数据库 Mtb LipidDB∧ MycoMass Mtb LipidDB∧ MycoMass Mtb LipidDB∧ MycoMass

脂质类

足总 5 6 2 3 11 16

GL 12 19 3 5 21 33

GPL 5 21 0 7 18 68年

PK 0 16 0 1 2 30.

公关 0 2 0 0 2 5

SL 0 5 0 0 0 6

总没有。的脂质 22 69年 5 16 54 158年

不。的m / z价值发现的数据库 15 5 28

不。的m / z中值
Mtb LipidDB只
0 0 3

不。的m / z发现在MycoMass只有值 10 4 33

不。的m / z值数据库中都没有找到 10 7 24

参见图6这个表所示,其中数据条形图的形式描述。

仔细评估和比较分析两个数据库的输出显示,10岁和24岁m / z观察值在“控制”和“INH-treated”样本,分别两个数据库(表中没有发现6)。同样,它是不可能把任何7观察脂质m / z值中常见数据从“控制”和“INH-treated”(表样本6)。这表明这些41m / z值(补充表S4)质量光谱数据可能是由于新脂质分子,这可能是结核分枝杆菌的发现,提示需要更新这两个数据库。或者,结核分枝杆菌的菌株用于创建这两个数据库可能是不同于“临床应变”被用于这个调查,可没有这些的原因m / z值在这两个数据库。图6描述数据的柱状图表示表所示6结核分枝杆菌,即输出从LipidDB (MS-LAMP)和MycoMass进行了比较。

完全的观察研究加强我们的假设,结核分枝杆菌异烟肼治疗改变的脂质组成,这种变化不仅限于FAs孤单。变化与gl指出,,gpl和PKs结核分枝杆菌的异烟肼治疗确实可以打开新的视角进行进一步的调查,从而帮助解剖耐药性的进化机制并探索新的药物靶点(图7)。尽管目前尚不清楚,如何和以什么顺序这些变化是相互联系的,这项研究似乎表明,膜的生成的数据重构对结核分枝杆菌的生存压力至关重要。异烟肼耐药性之间的具体联系和命名脂质在这项研究可能提供诊断和治疗靶点半个仪器应对耐多药结核病。需要指出的是,推断抵达这个调查实际上是基于脂质质量指纹识别,是通过传统的ESI MS涉及Mtb LipidDB和MycoMass和数据库搜索。为了验证这些推论为了证明所提出的假说,薄层色谱法(TLC)和串联质谱分析(MS / MS)的一些标准化合物需要调查(将来可能追求),这项研究的结果可以选择标准化合物的基础。此外,一个方面从这项研究中,这可能是有用的在未来,是许多观察到m / z值不能归因于任何脂质在现有版本的数据库,也就是说,Mtb LipidDB (MS-LAMP)以及MycoMass,表明这样的观察m / z值可能是由于新结核分枝杆菌的脂质分子尚未发现。这意味着,这两个数据库的版本在这项研究中,我们使用可能不足够,也许需要被更新。此外,它值得特别提到一些基因和宿主因素相互作用,因此必须考虑在设计策略旨在搜索治疗靶点。广泛lipidomic分析需要执行,为了查明结核分枝杆菌不同菌株之间的共性,lipidome变异。然而,这项研究可能是一个资源点开始连接由于异烟肼耐药性的变化。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

作者的贡献

拉胡尔Pal,赛义夫Hameed Varatharajan Sabareesh贡献同样这项工作。

确认

Zeeshan法蒂玛由于科学与工程研究委员会(塞尔维亚),新德里(SR /英尺/ LS-173/2010)的财政援助形式的青年科学家奖。作者感谢博士(Sanjeev Kanojiya,科学与工业研究理事会(CSIR),中央药物研究所(CDRI),勒克瑙,印度,协助他们在质谱实验。Varatharajan Sabareesh希望Sheetal Gandotra博士承认,科学家,CSIR-Institute基因组学和综合生物学(IGIB),新德里,印度为通知关于MycoMass数据库。

补充材料

数字S1-S6:质谱通过UPLC-MS(见实验/材料和方法)的提取从“结核分枝杆菌治疗细胞”。那些m / z值可判断的使用Mtb LipidDB数据库已经包围(见表12)。数字S6-S11:质谱获得的UPLC-MS提取来自“结核分枝杆菌治疗细胞”。那些m / z值可判断的使用Mtb LipidDB数据库已经包围(见表12)。表S1:脂质,解释/结核分枝杆菌的发现LipidDB (MS-LAMP)和MycoMass数据库、观察m / z“控制(治疗)”中的值MTB样本。表S2:结核分枝杆菌的脂质/的解读发现LipidDB (MS-LAMP)和MycoMass数据库、观察m / z值“INH-treated”样本。表S3:脂质,从/结核分枝杆菌的发现LipidDB (MS-LAMP)和MycoMass数据库、观察m / z值控制和INH-treated MTB样本。表S4:观察m / z值中没有Mtb LipidDB(而不是可解析) 和MycoMass数据库 (补充材料)

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