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2020年，来自世界各国的研究团队在抗结核药物靶标的鉴定和结构解析方面有一些新的进展，这些研究成果有助于实现现有药物的更新换代和功能提升，同时有可能根据新的靶标蛋白研发新型的抗结核药物：①鉴定了 Mtb 外膜上新的PE/PPE蛋白，证实其具有类似其他细菌和快生长分枝杆菌“孔蛋白”的功能，并证明这些PE/PPE蛋白可以增强分枝杆菌细胞壁的不渗透性，从而保证菌体在宿主的不利环境中生长；②解析了Rv1819c的三维晶体结构，证实Rv1819c是维生素B 12 （钴胺素）转运蛋白。鉴于 Mtb 和人类吸收钴胺素的机制不同，Rv1819c可能成为开发抗结核药物的绝佳靶标；③解析了乙胺丁醇靶标EmbAEmbB、EmbC-EmbC二聚体复合物结构，证实了乙胺丁醇的药物作用靶点和分子机制，为乙胺丁醇的优化和靶向Emb蛋白的新药研发提供了理论依据。
Mtb 覆盖有厚度达8～9nm高不渗透的脂质层外膜，这种外膜由共价连接到以分枝杆菌酸为末端的阿拉伯半乳聚糖的复杂杂多体组成。且缺乏典型的小溶质向周质运输的孔蛋白（如耻垢分枝杆菌的MspA），具有特殊的通透性外膜屏障，以使 Mtb 能够操纵宿主的防御机制并存活。2020年3月，美国国立卫生研究院（NIH）的Clifton E.Barry Ⅲ教授团队在 Science 杂志发表了最新的研究。
研究PE/PPE蛋白介导 Mtb 外膜营养物质的转运机制。
从农药文库中鉴定出一种小分子全细胞抑制剂3，3-二甲基磺酰丙胺（3bMP1），在不依赖生长介质的情况下表现出对 Mtb 最低免疫抑制浓度（MIC）约3mg/ml，并具有强的杀菌能力，4天后的起始菌落形成单位减少了3个log，培养8天后达到了近乎绝育状态。为确定作用机制，以10倍MIC的3bMP1诱导野生型 Mtb 产生选择耐药突变体，并对10个单克隆菌落进行全基因组测序分析。
发现单个蛋白脯氨酸-脯氨酸-谷氨酸（PPE）家族蛋白51（PPE51）均有散在突变。进一步将这些突变体与野生父本 PPE51 互补，恢复了对3bMP的完全敏感性。
野生型 Mtb 能够在仅以丙酰胺（3bMPl的一个核心亚结构）为唯一碳源的培养基中旺盛生长。然而，耐3bMP1的 PPE51 突变体却不能。相反，在较长的脂质底物六酰胺下两株菌均可生长。提示该突变体可能存在3bMP1摄取受损。他们还发现该突变体缺乏甘油和葡萄糖运输功能，以甘油和葡萄糖作为唯一碳源也不能最佳生长，而亲本和补充菌株均不受影响。
为证实PPE51功能缺失是导致这些现象的原因，他们创建了 PPE51 基因特异性位点缺失的突变体。进一步分析发现该突变体失去了大量合成 Mtb 细胞壁相关醇二分枝菌酸（PDIM）的能力，包含一个 fadD26 基因（618缺失A），其编码产生脂肪酸辅酶A，是PDIM合成中的连接酶。PDIM占 Mtb 总脂质的46%，总干菌重量的11%。PDIM-阳性的 PPE51 缺失突变体，表现出与药物选择突变体相似的对3bMP1的抗性水平，在标准培养基、含油酸和单碳源的培养基中均未观察到明显的生长差异，但不能以甘油和葡萄糖作为唯一碳源生长，说明PDIM阳性的 PPE51 敲除突变体不存在普通的生长缺陷。通过提供 adD26 野生型父本可恢复PDIM生产最初的 PPE51 缺失突变体，导致甘油和葡萄糖摄取缺陷，无法在甘油和葡萄糖上生长。值得注意的是，PDIM阳性 PPE51 敲除突变体的生长和摄取缺陷均由表达或部分补充了耻垢分枝杆菌孔蛋白基因 MspA 恢复。提示PPE51定位于 Mtb 外膜，具有与MspA类似的通道功能。接着，我们采用膜不透性生物素化试剂标记抗体并联合流式细胞术进行 Mtb 亚细胞分级，检测到了His标记的PPE51生物素化抗体，而内膜蛋白（PrrB）、内膜相关蛋白（MbtG）和胞浆蛋白（GroEL）均未检测到。这些研究表明PPE51定位于 Mtb 外膜。
该研究首次报道PE/PPE蛋白异质二聚体晶体结构通过沿四螺旋束长轴的疏水区域紧密结合，与 Mtb ESX-1分泌蛋白结构相似，可通过Ⅶ型分泌系统转运到细胞质膜上。在 Mtb 感染期间，EspB齐聚成七聚体，在宿主细胞的吞噬体膜上形成小孔，同PPE51与嵌入PDIM中的PE蛋白结合具有类似孔蛋白的作用一致。为鉴定PPE51的伴侣蛋白，我们对耐3bMP1的野生型 Mtb 进行饱和转座子诱变。构建了一系列该位点缺失单个基因和整个 PPE25 - PE19 片段的突变体，发现该位点的 PPE25 和 PPE27 基因（86.2%）和 PE18 和 PE19 基因（78.4%）序列高度一致，只有 dPE25 - PE19 和 dPE19 突变体对3bMP1表现出抗性。 PE19 的表达受 PE18 反义表达的负调控，与 PE18 反义转录本在野生型H37Rv中过表达导致了对3bMP1抗性作用一致。通过免疫共沉淀实验检测出PE19与PPE51共沉淀物，而PE25与PPE51有微弱的共沉淀物，这可能是因为PE25的N端一半与PE19几乎相同。由于PE/PPE蛋白通常是由ESX系统成对输出的，在 dPE19 突变体中PPE51的输出被阻断了。
编码PE20-PPE33的基因组位点已被证明在Mg 2+ 缺乏时上调。该位点与mgtC基因聚集在一起，mgtC基因被认为与毒力有关，缺镁时也会上调。此外，在 PE20 - PPE33 位点上游发现了一个调节镁平衡的开关（Mbox）。在PDIM阳性和PDIM阴性 Mtb 中均产生了 dPE20 和 dPPE31 - PPE33 突变体。两种PDIM阳性突变体在Mg 2+ 限制培养基中，特别在轻度酸性pH条件下，均表现出生长缺陷，而PDIM阴性突变体的生长情况与野生型相似。PE20和PPE31通过共沉淀法相结合。结果提示，PE20/PPE31可能与其他蛋白形成复合物，介导Mg 2+ 的跨外膜转运。PE20也被发现与PPE33相互作用，然而，PPE33不影响Mg 2+ 摄取。PE20/PPE33运输的底物还需要进一步研究。最后，他们测试了 adPPE25 - PE19 突变体在含不同浓度磷酸盐的固定培养基中的生长情况，提示 PPE25 - PE19 和 PE32 - PPE65 在饥饿无机磷酸盐时表达强烈上调。使用CRISPR干扰法下调 dPPE25 - PE19 突变体中PE32或PPE65的表达量，会导致明显的磷受限生长缺陷，而PDIM阴性的 dPPE25 - PE19/dPE32 - PPE65 双敲除突变体与野生型生长相似。
此外，在缓慢生长的海洋分枝杆菌中，ESX-5分泌系统对于PDIM外膜的通透性是必需的。
PDIM在分枝杆菌细胞膜的外小叶内发挥作用，增强其不渗透性，导致直接的环境耐受生长。有些PE/PPE蛋白扮演了溶质选择性孔的角色，使 Mtb 获得在这种环境中增殖所需的营养物质。该研究为了解这些特定通道的转运特性和选择性、优化设计药物的吸收特性提供了基础。
Mtb 作为特异性的人类病原体，是结核病的致病菌。尽管 Mtb 可以从头合成维生素B 12 （钴胺素），但结核分枝杆菌摄取钴胺素与结核病的发病机制有关。 Mtb 不编码任何特定的钴胺素转运蛋白，已有研究表明Rv1819c基因对于钴胺素摄取至关重要；相反地，一般认为Rv1819c是与抗菌肽（如博来霉素）转运相关蛋白，因此，这一结果与Rv1819c初始功能注释不相符。另一方面，钴胺素摄取似乎与氨基酸序列并不一致，提示Rv1819c可能包含细菌ATP结合盒（ATP-binding cassette，ABC）-转运折叠。2020年4月，荷兰格罗宁根大学A.Guskov和D.J.Slotboom研究团队合作在 Nature 杂志发表了最新的研究。
通过解析Rv1819c三维结构，揭示Rv1819C蛋白的确包含ABC-转运折叠，以及包含约7 700Å的水腔，使得Rv1819C蛋白能够运输无关的亲水性化合物博来霉素和钴胺素。基于结构解析，推测Rv1819c是亲水分子的多溶质转运蛋白，类似于ABC转运蛋白家族的多药转运蛋白，能够从细胞中转运出结构多样的疏水化合物。
将 Mtb H37Rv Rv1819c基因经密码子优化后，在P1介导的噬菌体转导技术构建大肠杆菌菌株JW0368（ΔsbmA：KmR）、JW3803（ΔyigM）和JW3375（ΔbioH）突变菌株的基础上，将Rv1819c基因及Rv1819c（E576G）基因克隆表达至大肠杆菌ΔFEC和ΔHMA菌株，并进行钴胺素、生物素等生长依赖试验。Rv1819c及Rv1819c（E576G）经表达纯化并用于冷冻电镜（Cryo-EM）进行结构解析。运用从头测序质谱技术鉴定蛋白以及共同存在的多肽，并通过脂质体重构和偶联酶腺苷三磷酸酶（adenosine triphosphatase，ATPase）测定、孔雀石绿测定法等方法研究Rv1819c及Rv1819c（E576G）生物功能。
首先在已用于证明BtuCDF、BtuM和ECF-CbrT的钴胺素摄取活性的系统，大肠杆菌ΔFEC菌株中表达了Rv1819c蛋白，证明Rv1819c在大肠杆菌ΔFEC中的表达能使细胞在补充钴胺素的蛋氨酸缺乏培养基中生长，验证了Rv1819c的钴胺素摄取活性。进一步将Glu576突变为Gly后，发现突变体Rv1819c（E576G）与野生型蛋白在大肠杆菌表达水平相同，但突变体不能使大肠杆菌ΔFEC菌株生长。使用偶联酶测定法，测量了脂质体中重组Rv1819c的ATPase活性。使用与钴胺素的存在相容的定性的孔雀石绿测定法，测试了底物存在是否能刺激十二烷基-β-d-麦芽吡喃糖苷中Rv1819c的ATPase活性，结果表明钴胺素存在不影响其ATP酶活性；但在所有测试条件下，变体Rv1819c（E576G）的ATP酶活性均与背景水平一致。
使用单粒子冷冻电子显微镜（Cryo-electron microscopy，Cryo-EM）分析获得了3.5Å分辨率的核苷酸结合态Rv1819c（E576G）三维结构。Rv1819c（E576G）是同源二聚体，每个启动子均由与核苷酸结合区（nucleotide-binding domain，NBD）融合的跨膜结构域组成。尽管Rv1819c（E576G）表现出细菌ABC-转运折叠，但仍存在一些显著差异，包括额外N端跨膜螺旋0、断裂跨膜螺旋（transmembrane helix，TMH）3的17个氨基酸插入、胞外帽和封闭亲水腔。Rv1819c跨膜部分位于连接TMH0和TMH1的“肘螺旋”之间，并在细胞内侧平行于膜平面定向，而富含芳香族残基的环平行于细胞外膜侧定向。对于细菌ABC-转运折叠，NBD通过TMH2-6长α螺旋延伸与细胞内膜边界隔开约22Å距离。在细胞外，TMH1、TMH2和TMH0之前的N末端部分伸出约25Å，形成一个帽子结构；这一特征在其他ABC-转运折叠中未观察到此功能结构域，另外，帽子结构可能形成细胞外门结构。
两个相同NBD在同一封闭二聚体构象中与活性位点的Mg-腺苷5′-［β，γ-亚氨基］三磷酸腺苷-亚氨基二磷酸（adenosine 5′-［β，γ-imido］triphosphate Adenylyl-imidodiphosphate，AMP-PNP）分子紧密结合。NBD包含ABC转运蛋白ATPase所有除非典型的特征基序外的典型序列基序。由于Rv1819c表现出ATPase活性，我们认为其ATPase位点未退化。进一步解析了在不存在核苷酸情况下Rv1819c（E576G）的结构，与在Mg-AMP-PNP存在的情况下进行纯化的结构（均方根偏差为0.49Å）几乎相同。
根据较高的分辨率，他们获取了Mg-AMP-PNP存在下的Rv1819c（E576G）晶体结构。发现Rv1819c（E576G）含有一个体积超过7 700Å的闭塞空腔，是迄今为止在ABC转运蛋白中发现的最大的特征结构。对空腔转运特征进行研究发现，空腔必须以交替的方式接近膜的两侧。空腔体积相当于6～7个钴胺素分子大小，但没有结合钴胺素的密度特性。在共纯化实验中，钴胺素密度与Rv1819c共洗脱底物一致，因此，钴胺素与Rv1819c似乎没有特定的高亲和力结合位点，与预测的结合能力一致。在大肠杆菌（E.coliΔHMA）中表达Rv1819c，发现Rv1819c表达并没有恢复大肠杆菌ΔHMA的生长，表明Rv1819c并不是完全非选择性运输底物。
该研究证明了Rv1819c的钴胺素摄取活性，并发现钴胺素存在不影响其ATP酶活性；而Rv1819c（E576G）突变则可抑制其ATP酶活性。通过冷冻电镜等方法解析了Rv1819c晶体结构，在核苷酸结合位点中存在明确定义的电子密度，表明存在核苷酸三磷酸分子。E576G突变体在蛋白质编码过程中须捕获细胞中的Mg-ATP，并在纯化过程中Mg-ATP没有被释放或水解。与其他ABC转运蛋白（包括BtuCDF4）中的Walker B突变相比，E576G突变似乎完全阻断了ATPase活性。
ATP酶结果表明，Rv1819c持续水解ATP，可能导致其空腔交替地向细胞内外开放，而允许底物流入。高亲和力结合位点缺乏，ATP水解可能不通过将高亲和力状态转换为低亲和力状态而导致底物积累，而通过引起构象转换，促进扩散，但需要开发体外转运分析来解决更详细的机制问题。生理上，非特异性输入方式可能以低效率运输底物，但由于结核分枝杆菌是一种生长极其缓慢的生物体，Rv1819c可能足以作为钴胺素的唯一转运体。这种非特异性输入方的存在也可以解释抗生素如何穿过内膜，在某些情况下，会在细菌细胞中积累。这通常被认为是通过被动扩散发生的，但很难与大量亲水性抗生素的吸收相一致，如氨基糖苷类。
生物素羧酸基可能使其不利于进入腔内，类似地，空腔的性质可以防止核苷等重要化合物从细胞质中泄漏。其非特异性空腔转运钴胺素的分子功能，该转运蛋白及其功能的研究对后期开发结核病治疗新方法起到非常重要的基础意义，从医学层面而言，该研究对于结核病临床医学有着更高的突破，但该研究对于Rv1819c到底能够转运哪些分子未进行深入详细探究。
该研究解析了Rv1819c的晶体结构，发现Rv1819c蛋白包含ATP结合盒（ABC）-转运折叠，以及约7 700Å的水腔，明确了Rv1819c能够运输无关的亲水性化合物博来霉素和钴胺素的结构基础。
Mtb 作为结核病的病原菌，其细胞壁极为特殊，主要成分包括分枝菌酸（mycolic acid，MA）、阿拉伯半乳聚糖（arabinogalactan，AG）、肽聚糖（peptidoglycan，PG）和脂阿拉伯聚糖（lipid arabinomannan，LAM）等，对结核分枝杆菌起到天然保护作用。乙胺丁醇是目前临床上用于治疗结核病的5种一线抗结核药物之一。它在联合治疗这种传染病的多药耐药形式方面特别有效。参与细胞壁生物合成的膜包埋乙胺丁醇蛋白EmbA、EmbB和EmbC被认为是乙胺丁醇的靶点，这些蛋白突变会导致结核分枝杆菌对乙胺丁醇产生临床耐药，并且耐药位点大多发生在EmbB内。了解乙胺丁醇如何与其潜在靶标相互作用，可以完整定义乙胺丁醇的作用模式。Emb蛋白属于糖基转移酶C（glycosyltransferase C，GTC）超家族，尽管它们在细胞壁合成中具有重要意义，但Emb蛋白成分的三维结构尚需确定。2020年6月，上海科技大学饶子和院士团队和英国伯明翰大学Gurdyal S.Besra团队合作在 Science 杂志发表了最新的研究成果。
参与细胞壁生物合成的膜包埋EMB蛋白EmbA、EmbB和EmbC被认为是乙胺丁醇的靶点，这些蛋白突变会导致结核分枝杆菌对乙胺丁醇产生临床耐药，并且耐药位点大多发生在EmbB内，该项目用于研究抗结核药物乙胺丁醇的细胞壁阿拉伯糖基转移酶的结构。
利用X线晶体学技术和冷冻电镜三维重构技术，解析EmbA-EmbB、EmbCEmbC分别与底物双阿拉伯糖（di-arabinose，Ara2）、癸烯基磷酸-阿拉伯糖（decaprenylphosphate-arabinose，DPA）和药物乙胺丁醇复合物的结构。并分析供体和受体底物是如何在活性位点结合，以及乙胺丁醇是如何通过与EmbB和EmbC中的两种底物结合到同一位点。
首先 Mtb 和耻垢分枝杆菌（ Mycobacterium smegmatis ， Msm ）的EmbA-EmbB复合物和EmbC2在 Msm 中进行了表达纯化，并经质谱和电泳鉴定。所有EmbA-EmbB和EmbC2样品在无细胞活性检测中都显示出蛋白活性。建立了纯化的 Mtb 和Msm EmbAEmbB复合物的阿拉伯糖基转移酶活性测定。以及EmbA和EmbB缺失突变体的磁共振分析，证实它们是阿拉伯糖基转移酶，可催化α（1→3）-阿拉伯呋喃糖基连接的形成。 Msm EmbC2样品被证实催化形成α（1→5）阿拉伯呋喃糖基连接。重要的是，EmbA-EmbB和EmbC2无细胞阿拉伯糖基转移酶活性都被乙胺丁醇抑制，证实乙胺丁醇靶向这些蛋白。
运用单颗粒冷冻电子显微镜技术，解析了EMB蛋白在2.81～3.10Å分辨率下的4种结构： Mtb EmbA-EmbB-AcpM2与乙胺丁醇复合物、 Msm EmbA-EmbB-AcpM2与乙胺丁醇复合物、 Msm EmbA-EmbB-AcpM2与乙胺丁醇复合物、 Msm EmbA-EmbB-AcpM2与二阿拉伯糖复合物、 Msm EmbC2-AcpM2与乙胺丁醇复合物。除 Mtb EmbB的胞质环CL1（残基范围248～268）和 Msm EmbC的周质片段（残基范围780～810）外，EMB原基的大部分区域均可追踪到。酰胺载体蛋白质M（acyl carrier protein，ACPM）与 Msm EmbB或 Mtb EmbA表面结合的密度在3～5Å范围内具有分辨率，而AcpM与 Msm EmbA或 Mtb EmbB原体结合的图谱不太清晰，结构未被建立。
晶体结构中，EmbA-EmbB形成了一个异源二聚体复合物，而EmbC是一个对称的同源二聚体。在EmbC二聚体中，两个EmbC单体几乎完全相同，可很好重叠。二聚模式在两个复合物中是相似的，并且均通过在靠近细胞质一侧和周质一侧的跨膜（trans-membrane，TM）结构域之间形成疏水簇来实现。单体EmbA、EmbB和EmbC蛋白都有类似的折叠，包含共同的特征，包括15-螺旋TM结构域，N-/C-末端周质结构域（periplasmic domin，PD），被鉴定为PN和PC结构域。
Msm ACPM与EmbA-EmbB和EmbC2复合物的细胞质表面结合，分别形成EmbAEmbB-AcpM2复合物和EmbC-AcpM2复合物。它具有四螺旋拓扑，排列成右手束状，类似于 Mtb ACPM。ACPM通过广泛的静电相互作用与每个EMB原体结合，而该类型组装没有在任何其他糖基转移酶中观察到。ACPM与EmbA-EmbB和EmbC2的结合方式相似，ACPM的螺旋α2及其N-/C末端的连接环与EMB蛋白的CLS紧密结合。在α-EmbB和EmbC2复合物的冷冻电镜结构中，4′-磷酸鸟氨酸（4′-phosphopantetheine，Ppant）也被观察到共价连接到位于EmbA-EmbB和EmbC2复合物中的保守Ser41ACPM上，并插入到EmbAEmbB和EmbC2复合物中Emb蛋白的TM67和CL1之间的间隙中。相反，在EmbC晶体结构中，ACPM的Ser41侧链与EmbC Arg247主链相互作用，在CL1上没有观察到Ppant。诱变和功能研究表明，当EmbC与ACPM之间相互作用被破坏时，产生的LAM变小（R352A除外），但与这些突变体形成的EmbC2-AcpM2复合体和无细胞阿拉伯糖基转移酶活性基本保持不变，表明不同Emb蛋白之间的可变结合能力。
EMB蛋白有两个底物，阿拉伯糖供体DPA和阿拉伯糖受体。双阿拉伯糖结合 Msm EmbC2晶体结构和双阿拉伯糖结合 Msm EmbA-EmbB复合物的低温电镜结构表明，有两个入口通向活性位点，称为供体入口和受体入口。在 Msm EmbA-EmbB的低温电镜结构中，在EmbA亚基中观察到内源性供体底物DPA。在 Msm EmbA-EmbB复合物的低温电镜结构中，二阿拉伯糖位于EmbB亚单位的活性位点内。与 Msm EmbC2晶体结构中观察到的二阿拉伯糖相似， Msm EmbB中的二阿拉伯糖是由于与Trp578、His580、Trp972和Trp1 012与A0位基团以及Tyr288、Asn304、Glu313和Arg495与D位基团相互作用所致，催化残基Asp285与糖苷键上的氧原子形成极性相互作用。与 Msm EmbC晶体结构中二阿拉伯糖类似， Msm EmbB中D位阿拉伯糖与 Msm EmbADPA叠加，被认为是由供体DPA提供。功能测定乙胺丁醇结合 Mtb EmbA-EmbB的Kd为0.42μM， Msm EmbA-EmbB的Kd为0.31μM，在两种情况下都观察到强结合；而 Msm EmbC，Kd值测量为11.1μM，因此，对这类Emb的结合亲和力相对较弱。
进一步分别在2.97Å、2.90Å和2.81Å分辨率下解析了 Mtb 和 Msm EmbA-EmbB复合物以及 Msm EmbC2结构，结构分析表明，位于EmbB和EmbC亚单元的活性位点内乙胺丁醇的密度一致。相反，在EmbA亚单位中未观察到乙胺丁醇密度。但内源性供体底物DPA有密度存在，且其亲水部分与 Msm EmbA结合时，与EmbB和乙胺丁醇结合的位置相似。
该研究解析了分枝杆菌EmbA-EmbB和EmbC-EmbC配合物在其糖基供体和受体底物以及乙胺丁醇存在下的冷冻电子显微镜和X线晶体结构，为理解分枝杆菌Emb家族蛋白生化功能和抑制阿拉伯糖基转移酶以及开发新的抗结核药物提供了结构基础。
结核病尤其是耐药结核病的治疗需要新靶点、新结构、新作用机制的新药，有关抗结核药物靶点的研究成果为新型抗结核药物研发提供了参考。
以往研究显示：与DNA/RNA合成有关的 Mtb DNA回旋酶、RNA聚合酶、次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶、胸苷酸激酶；与细胞脂类代谢相关的烯酰基载体蛋白还原酶、β-酮酰-ACP合成酶、泛酸合成酶；与细胞糖类代谢相关的L-鼠李糖合成相关酶、阿拉伯糖基转移酶、2-C-甲基-D-赤藓糖醇磷酸途径相关酶；与必需的细胞功能有关的腺嘌呤核苷三磷酸合成酶、Ser/Thr蛋白激酶G；与细菌蛋白质合成有关的肽脱甲酰基酶、与细胞壁合成相关的肌醇-1-磷酸合成酶、与电子传递链有关的1，4-二羟基-2-萘甲酰辅酶A合成酶等都可能作为抗结核药物的潜在靶点。随着生物技术的发展，通过对结核分枝杆菌结构解析以及 Mtb 代谢途径研究将发现新的抗结核药物靶点。
Mtb 在宿主细胞中存活的重要原因之一是其拥有特殊的外膜结构，能够抵御细胞溶酶体降解而且调控宿主免疫应答。2020年3月，美国国立卫生研究院（NIH）的Clifton E.BarryⅢ教授团队在 Science 杂志发表了最新的研究，研究者在 Mtb 外膜上鉴定到一种新的脯氨酸-谷氨酸/脯氨酸-脯氨酸-谷氨酸（PE/PPE）蛋白，证实其具有类似其他细菌和快生长分枝杆菌“孔蛋白”的功能，并证明这些PE/PPE蛋白可以增强分枝杆菌细胞壁的不渗透性，从而保证菌体在宿主的不利环境中生长。深入剖析 Mtb 外膜上的这些特定小分子通道的运输特性和底物选择性，将有助于研发靶向性更好的新型抗结核药物。
除了上述新型孔蛋白样蛋白之外， Mtb 外膜上还存在另外一类ABC转运蛋白家族，参与 Mtb 营养物质的摄取和毒性物质的外排。2020年4月，荷兰格罗宁根大学A.Guskov和D.J.Slotboom研究团队合作在 Nature 杂志发表了最新的研究，研究者通过冷冻电镜解析了Rv1819c的三维晶体结构，证实Rv1819c是维生素B 12 （钴胺素）转运蛋白，鉴于 Mtb 和人类吸收钴胺素的机制不同，Rv1819c可能成为开发抗结核药物的绝佳靶标。
抗结核药物乙胺丁醇的具体的作用分子机制一直未被解析。2020年6月，上海科技大学饶子和院士团队和英国伯明翰大学Gurdyal S.Besra团队合作在 Science 杂志发表了最新的研究成果，研究者解析了分枝杆菌EmbA-EmbB和EmbC-EmbC复合物在糖基供体和受体底物及乙胺丁醇存在下的冷冻电子显微镜和X线晶体结构。这些结构展示了供体和受体底物如何结合在活性位点，以及乙胺丁醇如何通过与EmbB和EmbC中的底物结合到同一位点而发挥抑制作用，并且发现多数耐药突变位于乙胺丁醇结合位点附近。该研究为理解阿拉伯糖基转移酶的生化功能和抑制作用，以及开发新的抗结核药物提供了结构基础。
发现潜在的新型抗结核药物靶点以及对新靶点研究的不断深入，进一步针对新靶点进行药物筛选和设计，是发现新型抗结核药物的重要途径。2020年研究发现的两个新型 Mtb 外膜蛋白，具有转运营养物质和其他多溶质小分子物质的能力，针对这些蛋白进行抗结核化合物设计，可能是新型抗结核药物研发的一个方向。此外，对现有抗结核药物的靶标的结构解析，将有可能实现现有药物的更新换代，同时也有可能根据结构设计新型的抗结核药物。
点评专家：陆宇。