结核病（Tuberculosis,简称TB）由结核分枝杆菌（Mycobacterium tuberculosis,简称M.tb）引起,以肺部感染最为常见,具有病患数多、流动性和死亡率高等特点。在后抗生素时代,耐药菌的大量涌现致使抗结核药疗效降低,结核病患正遭受疾病和长期化疗的双重折磨。在现有抗结核药中,除异烟肼（Isoniazid,简称INH）、利福平（Rifampicin,简称RFP）、乙胺丁醇（Ethambutol,简称EMB）、吡嗪酰胺（Pyrazinamide,简称PZA）和链霉素（Streptomycin,简称SM）为一线抗结核药外,其余均为二线抗结核药。当一线药物对细菌感染无效时,二线药物将发挥作用。随着多药耐药（Multidrug-resistant,简称MDR）和广泛耐药（Extensively drug-resistant,简称XDR）菌株的增加,乙硫异烟胺（Ethionamide,简称ETH）等二线药成为治疗耐药结核病最常用和最有效的药物之一。先前对于ETH的研究主要集中在代谢上,其在M.tb中激活及抗药性机制的研究近年来得到加强。本研究以ETH激活酶Rv3094c及转录因子Rv3855（又称Eth R或Eta R）)为研究对象,运用结构生物学手段分别解析了Rv3094c脱辅酶（apoenzyme）（1.91?）、Rv3094c/黄素单核苷酸（Flavin mononucleotide,简称FMN）二元复合物（2.00?）及Rv3094c/FMN/ETH三元复合物（1.64?）的晶体结构,同时,正以相同手段对Rv3855与其靶基因DNA复合物的晶体结构进行研究。解析的Rv3094c的Apo form结构包含N端结构域、中间结构域和C端结构域三个部分。在该结构中,残基F136和F221发挥的作用极为关键,其中F136是参与形成FMN结合口袋的主要残基,即当辅基FMN结合至Rv3094c时,F136侧链向外摆动形成容纳FMN的口袋。此外,F221介导了FMN黄素环与ETH间的反应。Rv3094c与对羟基苯乙酸羟化酶HPAMO间的序列比对表明,F221严格保守（对应HPAMO中的F266）,但与HPAMO中不同的是,F221侧链位置在底物ETH结合前后并未显著改变。本研究在功能方面也进行了探索,即Rv3094c Apo form及突变体蛋白对ETH的酶催化活性实验表明,FMN口袋中特有残基的改变（W80A、S138A、W174A、W179A和H351R）可显著降低酶的催化活性。基于结构分析和功能研究,我们最终提出了Rv3094c对ETH硫氧化的机制。另外,我们也在不断推进Rv3855与靶基因DNA复合物的结构生物学探究。本研究初次解析了二线抗结核药ETH的激活酶Rv3094c脱辅酶及其与底物ETH复合物的晶体结构,并在结构和功能研究基础上,提出了ETH硫氧化的机制模型,这为深入了解ETH在结核杆菌（Tubercle bacillus）胞内的活化过程及耐药性机制奠定了重要基础,具有极为重要的现实意义。