結核病（TB）是死因之一。2017年，有1000萬人患結核病，130萬人死亡。
導致結核病的細菌的基因組具有一種令人驚訝的特殊毒素-抗毒素系統：一旦毒素被激活，所有細菌細胞都會死亡，阻止疾病發展。近期EMBL領導的一個研究小組分析了這一關鍵系統，獲得了這一分子細胞系統的個高分辨率細節結構，這將能為治療包括結核病在內的多種疾病提供新見解。
結核分枝桿菌的基因組有80個所謂的毒素-抗毒素（TA）系統，這是一組密切相關的基因，編碼毒性蛋白和抗毒素（一種毒素中和解毒劑）。
當細菌正常生長時，抗毒素的存在會阻止毒素活性。但在缺乏營養等壓力條件下，特殊的酶會迅速降解抗毒素分子，這可以激活細胞中的毒素蛋白，減緩細菌的生長，使它們能夠在壓力環境中生存。
研究人員發現這種特殊的TA系統具有令人驚訝的特殊作用——在沒有抗毒素的情況下，毒素會殺死細菌。由于該系統具有治療疾病的潛力，研究人員詳細的研究了TA系統。
“我們的目的是查看TA系統的結構，進而嘗試理解甚至操縱它，”研究人員說。
研究人員在八個月內解析了這一系統的高分辨率結構，揭示了一個大型緊湊系統，具有雙環形狀。“它看起來像一顆鉆石，非常穩定，”研究人員說。這種結構類似于霍亂和白喉的毒素（在過去100年內有成千上萬人死于這些流行病）。
對結構的了解幫助研究人員進一步分析了該系統的生物化學機理，他們通過跨學科方法，發現了TA系統的行動模式細節：當毒素從其解毒劑中解離時，它會被激活并開始降解稱為NAD +分子的基本細胞代謝物。這種“自盡”活動終導致所有細菌細胞死亡。為什么細菌有這樣的自盡系統令人費解，但毫無疑問這可以被開發作為藥物靶點。
“我們的合作者已經調控激活毒素來延長感染結核病小鼠的壽命，”研究人員說，“如果我們發現可以破壞TA系統的分子，引發細胞死亡 ，那么對于結核病患者來說，這將是的藥物。”
目前，這一團隊正在篩選數千個小分子，看看他們是否具備這種能力。然而，TA系統的結構非常穩定，要找到一個可以打破它的入口點是一個十分艱巨的挑戰。研究人員說：“但如果我們成功了，這可能成為治療結核病和其他傳染病的新方法。”
