Mobiele menu

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.

Samenvatting van de aanvraag

This program will develop new and urgently needed antibacterials against targets that have not been clinically exploited yet and that have no human counterpart: the bacterial glycosyl transferases MraY and TarO. We will use an innovative lead discovery strategy that will guarantee rapid production of new antibiotic candidates targeted against these glycosyl transferases. These targets are essential for microbial survival and ideal to combat both normal antibiotic-susceptible but also (pan)resistant bacterial isolates. Naturally occurring MraY inhibitors lacking drug-like properties inspire our fragment-based design approach for finding new antibiotic leads. These are then evaluated in vitro both in assays that screen for inhibition of target (TarO and MraY) function and against a unique collection of clinically relevant antibiotic-susceptible and resistant bacterial strains. Evaluation of the new leads using animal infection models will assess the therapeutic efficacy in an early stage of drug discovery. Both in vitro and in vivo evaluation will provide the feedback to indicate effectiveness and to optimize design and properties of our antibiotics, then re-entering the design cycle.

Onderwerpen

Kenmerken

Projectnummer:
205100008
Looptijd: 100%
Looptijd: 100 %
2010
2016
Gerelateerde subsidieronde:
Projectleider en penvoerder:
Dr. E. Ruijter
Verantwoordelijke organisatie:
Vrije Universiteit Amsterdam