k Dispozici jsou čtyři rodiny intracelulárních proteolytických komplexy všudypřítomné v eubacteria: Lon, HslUV (ClpQY), ClpXP a FtsH. Kromě těchto pěti, HtrA (DegP) je periplasmic/vylučován proteolytické složité, vzhledem k tomu, že prokaryotické proteazom je nalézt pouze v aktinomycet. Struktura, funkce a role v patogenezi každé proteázy byla dříve přezkoumána.,13, 17 několik z těchto komplexů bylo zkoumáno jako potenciální antibakteriální cíle, včetně Lon,18 ClpXP, 19 HtrA20 a proteazomu.21 z nich byl ClpXP nejrozsáhleji zkoumán a je jediným komplexem, pro který byly dosud nalezeny inhibitory přírodních produktů.

proteolytický komplex clp

Clpp jsou dobře konzervovány ve většině bakteriálních druhů a mají důležitou roli v obratu bílkovin., Kromě proteinové homeostázy a degradace patologickou konformací proteinů, ClpP je také zapojen do mnoha regulačních procesů zaměřením transkripční regulátory a přestavba proteomu.22, 23, 24, 25 bylo skutečně zjištěno, že ClpP má klíčovou roli při regulaci procesů, jako je dělení buněk, tolerance stresu, virulence, morfologická diferenciace a rezistence na antibiotika.22, 23, 24 role ClpP v těchto procesech závisí na přísném výběru proteinových substrátů, které dosahuje omezením přístupu k jeho katalytickým místům., Každý komplex ClpP je tvořen stohováním dvou heptamerických kroužků pro vytvoření tetradecameru (Obrázek 2).26 kanál, který je tvořen domy 14 proteázy serinu katalytické weby, které nemohou být přístupné bez průchodu axiální otvory. Kromě toho apo-ClpP přijímá neaktivní, komprimovanou konformaci, ve které je jeho katalytická triáda nesprávně zarovnána.27 Ovládání konformační aktivaci a přístup k axiální otvory jsou Hsp100 proteiny AAA+ nadčeleď z ATPases: Cipa nebo ClpX v Gram-negativních bakterií a ClpC nebo ClpX u Gram pozitivních., Tyto ATPázy příslušenství tvoří hexamerické kroužky, které spojují axiální plochy tetradecameru pomocí tripeptidových (L/i)GF motivů, které se vejdou do hydrofobních kapes.28 vazba v této hydrofobní kapse reguluje aktivitu CLP dvěma způsoby: nejprve stabilizací komplexu v aktivní, rozšířené konformaci s katalytickou triádou zarovnanou a za druhé prostřednictvím rozvinutí proteinového substrátu., AAA+ ATPases komunikovat s protein cíle, a to buď přímo, nebo prostřednictvím spolupracující adaptér bílkovin, a využití energie poskytnutých ATP rozvinout substrát a krmivo je do centrálního póru, kde je hydrolyzován v energeticky nezávislé způsobem. Jako složené proteiny jsou jinak příliš velké pro vstup do kanálu, tyto AAA+ partners pevně regulovat které proteinových substrátů jsou určeny pro degredation.28

Obrázek 2

Mechanismy rušivé ClpP proteolytický systém., (a) ClpP tetradecamers (zobrazeny červeně) bydlení serin proteolytické stránky (znázorněno zeleně) jsou pevně regulována Hsp100 Atpázy hexamer (znázorněno modře). (b–d) léky (znázorněné žlutě) mohou způsobit poruchu jedním ze tří způsobů, což vede k buněčné smrti nebo snížené virulenci. Drogy aktivace Atpázy činnost ClpC1 v M. tuberculosis (d) jsou buď odpojit od ClpP, inhibice proteolýzy nebo vést ke zvýšení degradace proteinů. Plná barevná verze tohoto obrázku je k dispozici v časopise Journal of Antibiotics journal online.,

Většina druhů bakterií, včetně E. coli, Bacillus subtilis a Staphylococcus aureus, jeden clpP gen, který, spolu s jejich související AAA+ ATPases, jsou nepodstatné pro životaschopnost buněk.25, 29, 30, 31, 32 Nicméně, bylo pozorováno, že clpP mazání u těchto druhů zvyšuje jejich citlivost na antibiotika, jako je linezolid a rifampicin, a snižuje virulenci v patogeny, jako jsou bakterie Listeria monocytogenes a S. aureus.,23, 33 Ztrátě virulence v ClpXP-deficientní kmeny byla spojena s hlavní odchylky v globální virulence transkripční faktor úrovně jako sar/agr regulační sítě v S. aureus.23 Zajímavé je, že účinek ClpP inaktivace na několik z těchto virulence regulátory se zdá být napětí závislé a navíc, některé kmeny S. aureus v nedostatečné funkci ClpXP zdá se sníženou citlivostí na vankomycin, daptomycin a β-laktamová antibiotika.,34, 35, 36,

na rozdíl od většiny bakterií, dvě nebo více kopií clpP se nacházejí v actinobacteria a sinic a alespoň jeden funkční kopie je zásadní pro životaschopnost.37, 38 u Mycobacterium tuberculosis tvoří clpp1 a clp2 operon a oba geny jsou nezbytné. Tyto izoformy spolupracují na vytvoření funkční proteázy stohováním Homoheptamerů Clp1 a Clp2 do heterotetradecameru.37, 39 ze čtyř Atpáz AAA+ u m.tuberculosis, ClpX a ClpC1 jsou nezbytné pro životaschopnost.,40, 41,

Vzhledem k jeho roli v životaschopnosti buněk a virulence, ClpP systém je slibný cíl pro nové antibakteriální látky se tři možné mechanismy pro deregulaci (Obrázek 2): inhibice ClpP proteolýzy, aktivace ClpP proteolýzy nebo rozrušení partnera AAA+ ATPases.

inhibitory CLP

snad nejviditelnějším přístupem k cílení na systém ClpP je vyvinout aktivní inhibitor místa ClpP. Důkaz o principu tohoto způsobu účinku byl prokázán u s. aureus, Streptococcus pneumoniae a L., monocytogenes, kde clpP knockouts nemohou způsobit abscesy kožní infekce, plicní infekce nebo in vivo parazitismus makrofágů.22, 42, 43 Tato ztráta virulence byla spojena se sníženou aktivitou extracelulární proteázy, lipázy, DNases a α-hemolyzinový v S. aureus a α-listerolysin a listerial fosfolipázy v L. monocytogenes.

průkopnické úsilí Böttcher a Sieber44 zaměřit se na ClpP vedlo k vývoji řady inhibitorů β-laktonu., Inspirováni reaktivitou β-laktonů nalezených v přírodě syntetizovali knihovnu derivátů označených alkynem (například lakton D3; obrázek 3a), které byly testovány proti několika bakteriálním proteomům. Click chemistry na značce alkyne byl použit k připojení fluoroforu a umožnění identifikace reaktivních enzymů. Tímto způsobem, ClpP byl identifikován jako vysoce specifické cíle, které tvoří kovalentní adduct mezi jeho aktivní stránky Ser98 a β-lakton, čímž nevratně inhibuje proteolytickou aktivitu (Obrázek 3b).,44 následná charakterizace prokázala schopnost β-laktonů snížit aktivitu faktoru virulence, včetně α-hemolysinu a listerolysinu, u s.aureus a L. Monocytogenes.45, 46 Toto snížení faktorů virulence souvisí se schopností optimalizované β-lakton lešení (U1; viz Obrázek 3a) výrazně snížit S. aureus infekce po subkutánním podání v kožní absces, model a L. monocytogenes růst v makrofázích.46, 47 Dále bylo zjištěno, že deriváty β-laktonu (sloučenina 7; Obrázek 3a) patří mezi privilegovanou skupinu sloučenin schopných vstoupit do M., tuberkulóza aby se účinně inhibují růst s MIC ze dne 28 µg ml−1.48 Nakonec, nicméně, nízké plazmatické stability vzhledem k rychlé hydrolýze cyklický ester smyslu, že brání další klinický vývoj.

Obrázek 3

ClpP inhibitory. a) chemické struktury vysoce aktivních β-laktonů a fenylesterů. β-lakton D3 byl původně používán jako sonda pro inhibici ClpP chemií click a následná optimalizace přinesla β-lakton U1. β-lakton 7 byl optimalizován pro M., inhibice růstu tuberkulózy. b) mechanismus proteolytické aktivní inhibice β-laktonů v místě kovalentní modifikace Ser98. Hydrolýza komplexu acyl-enzymu je popsána jeho poločasem rozpadu. c) porovnání stability β-laktonu a fenylesteru, účinnosti a aktivity. Redukce hemolýzy se týká kvantifikovaného clearingu na krevních agarových deskách způsobených kulturami s. aureus. (ND, není určeno). Plná barevná verze tohoto obrázku je k dispozici v časopise Journal of Antibiotics journal online.,

v poslední době, Sieber a colleagues49 byla objevena nová třída účinných ClpP inhibitory, fenyl esterů (AV170; viz Obrázek 3a). Fenylestery objevené za použití nestranné obrazovky 137 000 syntetických sloučenin ve fluorogenním testu aktivity ClpP působí stejnou kovalentní modifikací Ser98 jako β-laktony., Je zajímavé, že některé enantiomery jsou také schopny vyvolat deoligomerization z ClpP tetradecamer do heptamers, příznivé působení vzhledem k tomu, že konformační ovládání serinu katalytické triády výnosy neaktivní v ClpP je heptameric formě. Navzdory fenyl esterů se zlepšila účinnost inhibice proteázy přes β-laktony, jejich anti-virulence aktivita je snížena, protože oni jsou jen schopni snížit, a ne zrušit α-hemolyzinový výroby (Obrázek 3c). Úsilí o zvýšení účinnosti odhalilo kompromis mezi stabilitou a reaktivitou.,49

přestože inhibice ClpP ukazuje slib jako mechanismus účinku, je jasně nutný další vývoj a objev nových lešení. Navíc, vzhledem k nedávným důkazům rezistence vůči lékům u některých kmenů clpp knockout, 34, 36 určitá opatrnost touto cestou může být zaručena.

aktivátory ClpP

aktivace proteázového systému ClpP je zvláště zajímavou terapeutickou možností. Charakteristickým znakem intracelulárních proteáz je přísná regulace aktivity, aby se zabránilo degradaci cílových proteinů. V eukaryotách se toho často dosahuje kompartmentalizací v organelách., Naproti tomu bakterie vyvinuly těsné regulační proteinové komplexy pro kontrolu proteázové aktivity. Aktivace proteolytické aktivity bez rozdílu degradovat proteiny, lék by měl být schopen způsobit buněčnou smrt, nejen v těch druhů, kde ClpP je zásadní, ale i ty, kde ClpP je zbytečný. Mutace zrušení ClpP je činnost, zatímco teoreticky rezistenci, by bylo fatální v buňkách, kde ClpP je zásadní a poškodit virulence v buňkách, kde ClpP je zbytečný., A konečně, bezprecedentní způsob účinku aktivací spíše než inhibicí jeho cíle může umožnit, aby takový lék byl účinný proti spící persisterové buňky.

Serendipitous důkaz principu tohoto jedinečného mechanismu účinku byl hlášen s objevem acyldepsipeptidů (ADEPs; obrázek 4a). ADEPs byly poprvé popsány v patentu v roce 1985 jako ‚A54556 komplex,‘ skupina osmi úzce související sloučeniny produkované Streptomyces hawaiiensis NRRL15010.50 ClpP byl identifikován jako ADEP molekulární cíl v roce 2005, kdy Brötz-Oesterhelt et al.,51 aplikoval reverzní genomiku na kmen E. coli rezistentní na adep, aby identifikoval determinant rezistence jako mutaci v ClpP, která ji činí neaktivní. Toto zjištění naznačovalo, že ADEPs aktivují ClpP, což způsobuje nevhodnou degradaci bílkovin. Studie in vitro měřící štěpení fluorogenních peptidů a in vivo proteomická analýza skutečně potvrdily, že Adep aktivovaný B.subtilis ClpP byl schopen degradovat proteiny nezávislé na regulaci AAA+ nebo ATP hydrolýze.,51

Obrázek 4

ClpP Aktivátory. (a), Chemické struktury přírodní produkt ClpP aktivátory ADEP1 a sclerotiamide, a optimalizovaný syntetické ClpP aktivátor ACP1b. (b) krystalová struktura E. coli ClpP tetradecamer v komplexu s ADEP (PDB 3MT6)55 Stohování heptamers jsou zobrazeny ve světlých/tmavých barev, ClpP monomery jsou zobrazeny střídavě červené a modré, a ADEP molekuly jsou zobrazeny zeleně., c) reprezentativní struktury SAR ADEP vyvrcholily několika snahami o léčivou chemii. Mikrofony proti s. aureus jsou uvedeny.54 (d) adep dokovací místo na rozhraní dvou monomerů ClpP, znázorněných světle růžovou/modrou barvou. Nitrogeny jsou označeny tmavě modrou barvou, zatímco oxygens jsou označeny červeně. Dvě hlášené transanulární h vazby jsou zobrazeny žlutými přerušovanými čarami. Plná barevná verze tohoto obrázku je k dispozici v časopise Journal of Antibiotics journal online.,

Vhled do této ztrátě nařízení byla poskytována krystalové struktury z ADEP-aktivní ClpP z E. coli, B. subtilis, M. tuberculosis a Neisseria meningitidis (Obrázek 4b).52, 53, 54, 55 molekula ADEP se váže na každý monomer v ClpP tetradecamer ve stejné hydrofobní kapse, kterou používají ATPázy AAA+, čímž inhibuje jejich interakci (obrázek 4d).,52, 55, 56 Závazné napodobuje Atpáza je konformační kontrolu ClpP, vyvolávající vyrovnání serinu katalytické triády a pevné tělo, otáčení ClpP monomery, rozšíření axiální pórů od 10-12 Å 20 Å v E. coli.27, 52, 55 vstupní mechanismus je také poskytován doménami N-terminal, které se pohybují od dolů, nebo uzavřená konformace nahoru, nebo otevřená konformace na vazbě ADEP.,52, 55 ADEP aktivace neumožňuje stabilně složené bílkoviny, které mají být degradovány, protože jsou stále příliš velké pro vstup ClpP je axiální lumen, ale neumožňuje nestabilní proteiny a rodící řetězy vznikající z ribozomu, které mají být degradovány, zejména v případě, že složit pomalu.57 buněčná smrt je považována za výsledek této nerozlišující degradace, stejně jako inhibice normální funkce ClpP.

ADEPs jsou účinné proti řadě Gram-pozitivních bakterií, včetně klinicky relevantní meticilin-rezistentní S. aureus (MRSA), vankomycin-rezistentních enterokoků a penicilin-rezistentních S., pneumoniae, stejně jako gramnegativní patogeny N.meningitidis a Neisseria gonorrheae.51, 54 Semisyntetický ADEP deriváty jsou účinné proti Enterococcus faecalis, S. aureus a S. pneumoniae na myších a potkanech modely s aktivitou superior se linezolid,51 a aktivity proti MRSA v myších periotinitis model je lepší než vankomycin.58 zejména se rezistence na ADEPs u těchto bakteriálních druhů vyvíjí s frekvencí až 10-6 mutacemi snižujícími funkci ClpP, což není podstatné., Nicméně, pomocí clpP mutantů snížil fitness jako výhodu, kombinace terapie ADEP a rifampicinu bylo prokázáno, že zcela vymýtit vankomycin rezistentní MRSA populace in vitro.59

ještě slibnější je schopnost Adepsu eliminovat persisterové buňky.59 Conlon et al.59 poprvé popsal tuto vlastnost, když ADEP účinně zabil jak stacionární fázi s. aureus, tak persister s.aureus po léčbě ciprofloxacinem. Toto zjištění má dopad na využívání ADEPs proti latentní tuberkulózu, infekce způsobené drogami-tolerantní M. tuberculosis persisters., K dnešnímu dni, aktivitu proti M. tuberculosis persisters nebyla popsána, ale ADEPs bylo prokázáno, že zpomalit růst M. tuberculosis v kombinaci s dvěma efluxní pumpy inhibitory, reserpin a verapamil.39

i když ADEPs jsou slibné vede pro léčiva, mají nepříznivé farmakologické vlastnosti, včetně špatná rozpustnost ve vodě, rychlé systémová clearance a chemická nestabilita.51, 60 Po zjištění ADEPs režimu akce, medicinální chemie SAR program byl zahájen společností Bayer AG, vytvořit více stabilní a účinný derivát ADEP., Toto úsilí vyústilo ve vývoj ADEP4, vysoce účinný ADEP1 derivát s tři důležité změny: Phe je nahrazen 3,5-difluorophenylalanine, který je myšlenka tvořit H vazby s ClpP, acyl polyenové je nahrazen α,β-nenasycených hexenoyl ocas ke zlepšení stability a N-MeAla je nahrazen pipecolate, což zvyšuje ADEP je tuhost.60 aktivita ADEP4 byla dále zlepšena Carney et al.61 nahrazením Ser Allo-Thr a Pip 4-MePip pro další rigidify ADEP., Kvantifikace vodíku-deuterium exchange sazby pomocí 1H NMR, rigidification z ADEP molekula bylo prokázáno, k posílení transannular H dluhopisů, čímž se snižuje entropické náklady vazba na ClpP. Carneyho ADEP derivát má 600-1200krát větší účinnost než ADEP1 proti grampozitivním patogenům.61

navzdory zvýšené účinnosti těchto derivátů ADEP mají stále pouze omezenou aktivitu proti gramnegativním bakteriím a jsou účinně odstraněny z buňky aktivním efluxem, zejména u m.tuberkulózy.,39, 62 mnoho dalších úsilí o syntetickou chemii prozkoumalo motivy k překonání těchto omezení, ale většina z nich vedla ke snížené aktivitě (obrázek 4c).54, 63, 64, 65, 66, 67 vzhledem k intimní vazbě ADEP ve své hydrofobní kapse je tento výsledek možná předvídatelný a naznačuje, že modifikace na lešení ADEP mohla dosáhnout slepé uličky.

byly namontovány dvě obrazovky s vysokou propustností, které identifikují nové aktivátory ClpP.65, 68 oba identifikovali aktivátory malých molekul e., coli ClpP pomocí in vitro testu měřícího zvýšení fluorescence způsobené štěpení fluorescein isothiokyanátem–kasein, model substrát pro ClpP. V prvním, Leung et al.65 promítán 60 000 drog-jako jsou syntetické chemické látky, identifikaci pěti látek nazývané ACP1–5 (Obrázek 4a). Nejaktivnější z těchto sloučenin byly 10-20-krát méně účinný než ADEP1 na aktivaci ClpP a zobrazí pouze mírný antibakteriální aktivitu i v přítomnosti permeabilizing agentů. Lavey et al.,68 místo promítán >20 450 plísňové a bakteriální extrakty nebo metabolitů a identifikován jeden ClpP aktivátor, sclerotiamide (Obrázek 4a). Tento paraherquamide související s indolinone bylo 73-krát méně účinný než ADEP1 na aktivaci EcClpP a nepodařilo inhibují růst efluxní nedostatečné E. coli nebo Pseudomonas aeruginosa.

i Přes omezenou účinnost ze zemí akt a sclerotiamide, tyto studie poskytují román lešení pro derivatizace a otevřít dveře k budoucí studie k identifikaci ClpP aktivátory., Lze si představit například identifikaci alternativních aktivačních vazebných míst na ClpP. Regulace ClpP zahrnuje nejen kontrolu vstupu substrátu rozšířením pórů na asociaci AAA + ATPázy, ale také tvorbu serinového katalytického místa oligomerizací do tetradekamerů.69 Možná malá molekula, která vyvolané aktivním místě vzniku při zachování ClpP jako heptamer by mohla umožnit snadný přístup k této aktivní stránky o bezohledné substráty.,

AAA+ Atpázy uncouplers jako therapeutics

Jako ClpP spoléhá na AAA+ ATPases vybrat a rozvinout proteinových substrátů, šumů z těchto partnerů může také deregulovat ClpP proteolytický systém. To platí zejména u m. tuberkulózy, kde jsou ATPázy ClpC1 a ClpX nezbytné pro životaschopnost buněk.40, 41 ve skutečnosti byla každá ze tří sloučenin zaměřených na dosud charakterizovanou ClpC1 objevena screeningem extraktů z přírodních produktů pro aktivitu proti tuberkulóze., První z nich je cyklomarin a (cymA), cyklický heptapeptid produkovaný mořskou bakterií Streptomyces sp. ČNB-982 (obrázek 5a).70 i když byla popsána v roce 1999 jako silný anti-pobuřující agent s cytotoxicitu proti buňkám rakoviny, to nebylo až do roku 2011, že aktivity proti M. tuberculosis byla objevena během přírodní produkt whole-cell displej.71 při prvním pokusu o identifikaci molekulárního cíle cimy byl proveden reverzní genomický přístup. Nicméně, po žádné spontánní rezistentní m., tuberkulóza mutanti mohly být obnoveny, afinitní chromatografie byla místo toho používá k ukazují, že cymA cíle ClpC1 s vysokou specificitou. Následné spolupráce crystalization z cymA s ClpC1 je N-terminální domény identifikovány zbytky důležité pro vazbu, a to i přes neschopnost generovat spontánní odolné mutanty, povolena pro vytvoření ClpC1 mutanti rezistenci k cymA.72

Obrázek 5

ClpC1 Aktivátory. a) chemické struktury cymA, ecumicinu a lassomycinu., Základní aminokyseliny jsou zobrazeny červeně a alifatické/aromatické jsou zobrazeny modře. b) krystalová struktura m. tuberculosis N-terminální domény ClpC1 (PDB 3WDC). Odlišných vazebných míst každého aktivátor prokáže umístění zbytků podílí aktivátor závazné, znázorněno žlutě (lassomycin), modrá (cyclomarin) a červené (ecumicin). Plná barevná verze tohoto obrázku je k dispozici v časopise Journal of Antibiotics journal online.

V roce 2014, ecumicin, makrocyklický tridecapeptide z Nonomuraea sp., MJM5123,73 a lassomycin, 16-členný laso-peptid z Lentzea kentuckyensis sp., 74 bylo izolováno jak screeningem surových aktinomycetových extraktů (obrázek 5a). N-terminální doména ClpC1 byly identifikovány jako molekulární cíle těchto sloučenin reverzní genomika na spontánní rezistentní mutanty. Navzdory cymA, ecumicin a lassomycin sdílení společného cíle, strukturní charakterizaci a pozice mutace rezistenci na každé sloučeniny naznačují, že každý váží v mírně odlišné poloze na N-terminální doméně ClpC1 (Obrázek 5b)., Například, na rozdíl od cymA a ecumicin, lassomycin je velmi základní, obsahující několik Arg zbytky, a doky v silně kyselé oblasti ClpC1.74

CymA, ecumicin a lassomycin jsou baktericidní proti replikaci M. tuberculosis, rozsah jiné mykobakteriální druhy, a multirezistentní M. tuberculosis. Důležité je, že jsou také aktivní proti nereplující m. tuberkulóze. V souladu s nedostatkem nezbytnosti AAA+ Atpáz, každý postrádá aktivitu proti jiným Gram-pozitivním a gramnegativním druhům, jako jsou s.aureus a P. aeruginosa., Tato specificita má výhody, protože také postrádají aktivitu proti komenzálním členům lidské mikrobioty.

s cílem způsobit smrt buněk v M. tuberculosis, ecumicin a lassomycin objeví stimulovat aktivitu Atpázy, ale odpojit to z degradace bílkovin.73, 74 tímto způsobem je inhibována degradace přírodních substrátů a vede k jejich nahromadění a toxicitě, podobně jako působení inhibitorů ClpP i aktivátorů u m.tuberkulózy., V kontrastu k ecumicin a lassomycin, cymA bylo navrženo zvýšení degradace proteinů, o čemž svědčí pokles LeuAspAsp tripeptid-označené zeleně fluoreskující protein fluorescence cílené na ClpC1 na inkubaci s cymA.71 je Však možné, že tento pokles fluorescence je výsledkem zelený fluorescenční protein rozvíjející tím, ClpC1 spíše než degradace a cymA proto může mít stejnou odpojení mechanismus jako ecumicin a lassomycin., Několik nezodpovězených otázek o mechanismu účinku těchto léků, včetně jejich účinků na bílkoviny rozkládání a jak Atpázy aktivita je stimulována a proteolýzy inhibována, například tím, že inhibuje interakce s ClpP1P2. Kromě toho, charakteristika je stále v plném proudu ještě další ClpC1 inhibitor nedávno objevil, rufomycin analogové RUF-I. 75

i Přes relativně vysokou účinnost cymA, ecumicin a lassomycin proti M. tuberculosis, optimalizace farmakologické vlastnosti je požadována., Například cymA vykazuje jaterní clearance a krátký poločas u myší a ecumicin má omezenou rozpustnost a špatnou intestinální absorpci.13, 73 nedávné celkové syntézy a optimalizace fermentace mohou pomoci v tomto vývoji.76, 77, 78,

i když drogy cílení ClpC1 jsou zajímavá možnost pro anti-M. tuberculosis therapeutics, oni obecně nemají baktericidní aktivitu proti druhu, jiných než actinobacteria., U těchto druhů, kde ClpP a související AAA+ ATPases jsou postradatelné, je možné, že cílení těchto ATPases by antivirulence účinky podobné těm, které byly pozorovány s ClpP inhibitory. Nicméně, tato sloučenina by pravděpodobně muset být schopni zaměřit se více Atpázy partnery, aby tak rozšířená vliv jako přímé akce na ClpP. Tyto potenciální antivirulenční účinky nebyly zkoumány pro cymA, lassomycin nebo ecumicin.,

Dosažení specifičnosti

bakteriální proteolytické komplexy, všechny ale HslUV má lidský ortholog a mnozí jsou ve skutečnosti intenzivně studovány jako potenciální protinádorové cíle. Například mitochondriální proteázy LONP1, ClpXP a m-AAA (ftsh homolog) mají důležitou roli v kontrole kvality v mitochondriích, zejména při respiračním stresu.79 mutací v m-AAA se také podílí na spastické paraplegii, dědičném neurodegenerativním onemocnění.80 jako takové je nezbytné, aby antimikrobiální látky byly schopny cílit na svůj bakteriální homolog.,

v případě inhibitorů proteázy, jejichž cílem je působit jako sebevražedné substráty, může být dosažení specificity náročné díky zachovaným katalytickým mechanismům. Ve skutečnosti se ve snaze vyvinout inhibitory prokaryotického proteazomu i bakteriální proteázy Lon vyskytla nedostatečná specificita. Na prokaryotické proteazom v M. tuberculosis dělá slibný cíl pro inhibice, jako je postradatelný pro růst in vitro, ale je zásadní pro přežití dusnatého stress81 a vytrvalost u myší.,62, 82 bylo učiněno Mnoho pokusů vyvinout lék proti mykobakteriální proteazom, obvykle jako peptidyl epoxyketones, aldehydy nebo boronates, ale většina inhibovat savčí proteazom více silně než M. tuberculosis.83 selektivita však není bezprecedentní, jak dokazuje objev sloučenin oxathiazol-2-one GL5 a HT1171 (obrázek 6). Tyto sloučeniny jsou baktericidní proti replikaci m., tuberkulóza léčena s subinhibitory hladiny oxidu oxide21 a >1000-násobné zvýšení aktivity proti mykobakteriální nad lidské proteasomes. Předpokládá se, že specifičnost je dána interakcí léčiva se zbytky mimo aktivní místo, které nejsou konzervovány v proteasomech savců.21.

Obrázek 6

M. tuberculosis proteazomové inhibitory oxathiazole-2-jedna rodina.,

Lon také dělá slibný cíl, protože to byl zapletený v tvorbu biofilmu, motilitu a toleranci stresu, a mutace bylo prokázáno, že mají sníženou kolonizace a virulence u Salmonella enterica sérovar Typhimurium, Actinobacillus pleuropneuoniae, Vibrio cholera a P. aeruginosa.84, 85, 86, 87 v dosud jediné snaze identifikovat bakteriální inhibitory Lon byly inhibitory proteazomu in vitro testovány a byl identifikován peptidylboronát MG262.,18 tato sloučenina je však stále 2000krát účinnější proti proteazomu 20. let.18 stejně jako u sloučenin oxathiazolu-2-On je pravděpodobné, že k rozvoji vysoce specifického inhibitoru Lon bude zapotřebí využití zbytků odlišných u lidských homologů.

Specifičnost může být také dosaženo tím, že pohybující se mimo katalyticky aktivní místo na vazebná místa, které stokách proteázy funkci, ale jsou špatně konzervované mezi člověkem a bakterie orthologs. ADEPs vhodně demonstrují potenciál tohoto přístupu., Ačkoli nebyly přímo testovány na lidském ClpP (hppp), ADEPs jsou netoxické pro lidské buňky až do 25 µg ml-1, což naznačuje, že mají špatnou, pokud existuje, afinitu k lidskému enzymu.58 strukturální srovnání E. coli (EcClpP) a hplp podporuje tento pojem. Jejich páteřní struktura je do značné míry zachována, s kořenovým průměrem na druhou odchylkou 0.,63 Å;88 nicméně, kontrola hydrofobní kapsy používá pro ADEP vazba ukazuje, že hClpP má několik substituce snižuje jeho hydrofobicita (Asn55Pro, His60Tyr a His112Phe) spolu s poplatkem inverze (Glu56Lys) v distální části dokovací drážkou. Je docela možné, že tyto změny zabrání vázání adeptů v hppp. Je však třeba poznamenat, že EcClpX, i když ne EcClpA, může aktivovat HPP.88 v každém případě může být hledání léků vázajících méně konzervovaná regulační místa klíčem k nalezení vysoce specifických antibakteriálních látek.

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *