Glycosyl transferases as antibiotic targets: mechanistic studies and inhibitor design
Projectomschrijving
Wetenschappers zijn continu op zoek naar achilleshielen van bacteriële cellen om bacteriële infecties effectief te bestrijden. Met dit project willen de onderzoekers een basis leggen voor de antibiotica van de toekomst.
Het vinden van achilleshielen is allesbehalve eenvoudig. Nieuwe antibiotica zijn vaak slechts varianten op bestaande antibiotica. Resistentie treedt daardoor steeds sneller op.
Bacteriën bestrijden elkaar door ‘chemische oorlogsvoering’. Zij maken stoffen die uitstekende uitgangspunten kunnen zijn voor de ontwikkeling van nieuwe antibiotica. Centraal in dit project staan de zogenaamde uridylpeptide antibiotica. Deze stoffen remmen de glycosyltransferase-enzymen van bacteriën. Die zijn van essentieel belang bij de opbouw van de celwand.
In dit project werken wetenschappers van verschillende onderzoekscentra samen. Door synthetische chemie maken zij veel verschillende varianten van stoffen. Op moleculair niveau bestuderen biochemici hoe zij deze stoffen bacteriën kunnen doden. Medisch microbiologen onderzoeken vervolgens of de stoffen daadwerkelijk als antibioticum gebruikt kunnen worden.
Verslagen
Eindverslag
Resistentie van bacteriën tegen gangbare antibiotica is een ernstig wereldwijd probleem. De ontwikkeling van volledig nieuwe antibiotica, die andere aangrijpingspunten hebben dan de huidige typen, is een belangrijk wapen in de strijd tegen resistentie, omdat ontwikkeling van resistentie tegen deze middelen veel minder snel zal optreden. In de zoektocht naar nieuwe aangrijpingspunten is het belangrijk dat er geen vergelijkbaar proces in de mens is. In dit fundamentele onderzoeksproject is onderzocht of bepaalde processen in de opbouw van de celwand van bacteriën (die mensen en dieren niet hebben), de zgn. glycosyltransferases, zulke aangrijpingspunten zouden kunnen zijn. De onderzoekers hebben een methode ontwikkeld om aan te tonen of mogelijke kandidaat-medicijnen op dit proces kunnen ingrijpen en hebben tevens, geïnspireerd door natuurlijk voorkomende antibiotica, verschillende van zulke stoffen gemaakt.
Daarnaast is onderzocht of een essentieel proces in de opbouw van het buitenmembraan van Gram-negatieve bacteriën (waartoe veel belangrijke pathogenen behoren) ook een mogelijk aangrijpingspunt zou kunnen zijn. De onderzoekers hebben moleculen gemaakt om de bacteriën voor de gek te houden en zo de opbouw van het buitenmembraan te stoppen en een methode ontwikkeld om dit proces te volgen.
Dit programma richt zich op de ontwikkeling van nieuwe en broodnodige antibacteriële middelen tegen targets die nog niet klinisch worden uitgebuit en geen menselijk tegenhanger hebben: de bacteriële glycosyltransferases MraY en TarO. Deze targets zijn essentieel voor het overleven en ideaal voor het bestrijden van normale antibiotica-gevoelige maar ook (pan)resistente bacteriën. Verschillende klonen van MraY verkregen vanuit verschillende bacteriële bronnen, waarbij ook een thermostabielere mutant van E. coli MraY zat, zijn getest op optimale inductie en zuivering. Dit heeft geresulteerd in de selectie van MraY uit B. subtilis die het hoogst tot expressie kon worden gebracht en zich het best gedroeg in de zuiveringsprotocollen. Parallel hieraan is een assay ontwikkeld die het mogelijk maakte de MraY activiteit in geinduceerde cellen te kunnen meten, waarmee ook kon worden aangetoond dat het gezuiverde MraY actief was. Daarnaast hebben we een innovatieve strategie gebruikt voor de efficiente chemische synthese van een reeks sterk gelijkende analogen van natuurlijk voorkomende uridylpeptide antibiotica die zich op MraY richten. Deze verbindingen zullen getest worden op hun in vitro (en in vivo) antibiotische activiteit alsmede hun activiteit tegen MraY waarbij we gebruik maken van onze nieuw ontwikkelde assay.