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由于耐多药和全耐药结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis)的不断肆虐，全球结核病(TB)的防控正面临着极严峻的挑战.吡嗪酰胺(PZA)是组成直接督导短程疗法(DOTS)的四个一线药物之一，可用于治疗敏感(DS-TB)和耐药结核病(DR-TB).PZA在酸性(低pH)环境下对处于持留状态的M.tuberculosis具有杀菌活性，而其它药物难以在相同条件下发挥作用，因此，PZA是组成治疗TB方案中不可或缺的成分.虽然前药PZA通过由pncA基因编码的吡嗪酰胺酶(PZase)水解为活性的吡嗪酸(POA)的相关机制已被揭示，但其细胞靶点和抑制细胞功能的作用机制仍不清楚.有研究显示，参与反式翻译过程的核糖体蛋白S1(RpsA)可能是POA的靶点，天冬氨酸脱羧酶(panD)与PZA耐药有关. 然而在本研究中，我们通过基因测序发现两株对PZA耐药的临床M.tuberculosis菌株既没有pncA基因突变，也没有rpsA和panD基因突变.在进一步研究中，我们发现这两株PZA耐药的临床菌株的Rv2783c基因有C948A基因无义突变和G199A(Asp67Asn)错义突变.同源性比对发现M.tuberculosis的Rv2783c可能具有双重功能，不仅具有不依赖模板的单链DNA和RNA合成及其磷酸解的聚核苷酸磷酸化酶(PNPase)活性，而且具有合成和水解(p)ppGpp的鸟苷五磷酸合成酶(GPSI)活性.为了更深入地了解PZA的潜在靶点，我们在M.tuberculosis毒力株H37Rv中分别过表达野生型和Rv2783cG199A突变基因.研究证实，过表达突变的Rv2783c可导致重组菌对PZA耐药，而过表达野生型的Rv2783c的重组菌并没有产生耐药性.利用等温滴定量热法(ITC)，我们进一步揭示野生型的Rv2783c蛋白可以与POA结合但不与前药PZA结合，但是突变的Rv2783cG199A蛋白和对PZA天然耐药的耻垢分枝杆菌（M.smegmatis）的野生型PNPase蛋白均不能与POA和PZA结合.此外，野生型和突变型的M.tuberculosis Rv2783c蛋白均有不依赖模板的单链DNA和RNA的聚合和磷酸解作用。然而有趣的是，POA可明显抑制野生型Rv2783c蛋白的DNA和RNA催化活性，但PZA不能，突变的Rv2783cG199A蛋白的DNA和RNA催化活性均不易受POA和PZA的影响。另一方面，野生型和突变型的Rv2783c蛋白表现出很强的水解(p)ppGpp的能力，但只有很低的ppGpp合成活性.这种分子与细菌胁迫应答紧密相关.与上述结论相似的是，POA可显著抑制野生型Rv2783c蛋白的ppGpp水解活性，但对突变的Rv2783cG199A蛋白不抑制。总而言之，我们的研究成果证明了Rv2783c蛋白可能是POA的一个作用靶点.我们的发现有助于进一步揭开POA是如何通过影响Rv2783c蛋白从而杀死宿主体内的持留M.tuberculosis的作用机理，并为设计新型抗TB药物提供新思路.