Der er fire familier af intracellulære proteolytiske komplekser allestedsnærværende i eubacteria: Lon, HslUV (ClpQY), ClpXP og FtsH. Ud over disse fem er htra (DegP) et periplasmisk/udskilt proteolytisk kompleks, mens det prokaryotiske proteasom kun findes i actinomyceter. Strukturen, funktionen og rollen i patogenesen af hver protease er tidligere blevet gennemgået.,13, 17 flere af disse komplekser er blevet undersøgt som potentielle antibakterielle mål, herunder Lon, 18 CLP .p, 19 htra20 og proteasomet.21 af disse er CLP .p blevet mest omfattende undersøgt og er det eneste kompleks, for hvilket der hidtil er fundet naturprodukthæmmere.

clp proteolytisk kompleks

ClpPs er godt bevaret i de fleste bakteriearter og har en vigtig rolle i proteinomsætningen., Ud over proteinhomeostase og nedbrydning af misfoldede proteiner er ClpP også involveret i adskillige reguleringsprocesser ved at målrette transkriptionelle regulatorer og ombygning af proteomet.22, 23, 24, 25 faktisk har ClpP vist sig at have en nøglerolle i regulering af processer som celledeling, stresstolerance, virulens, morfologisk differentiering og antibiotikaresistens.22, 23, 24 Clpps rolle i disse processer er afhængig af dets strenge udvælgelse af proteinsubstrater, som det opnår ved at begrænse adgangen til dets katalytiske steder., Hvert ClpP-kompleks dannes ved at stable to heptameriske ringe for at skabe en tetradecamer (figur 2).26 den dannede kanal huser 14 katalytiske serinprotease-steder, som ikke kan tilgås uden passage gennem de aksiale åbninger. Desuden vedtager apo-ClpP en inaktiv, komprimeret konformation, hvor dens katalytiske triade er forkert justeret.27 Kontrol konformationelle aktivering og adgang til aksial åbninger er Hsp100 proteiner af AAA+ overfamilie af ATPases: ClpA eller ClpX i Gram-negative bakterier og ClpC eller ClpX i Gram-positive., Disse tilbehørsatpaser danner he .ameriske ringe, der binder tetradecamer ‘ s aksiale flader ved hjælp af tripeptid (L/i)GF-motiver, der passer ind i hydrofobe lommer.28 Bindende i denne hydrofobe lomme regulerer ClpP aktivitet på to måder: for det første, ved at stabilisere det komplekse i en aktiv, udvidet kropsbygning med den katalytiske treklang justeret, og for det andet, gennem protein substrat, der udspiller sig., AAA + atpaser interagerer med proteinmål, enten direkte eller gennem et samarbejdende adapterprotein, og bruger den energi, der leveres af ATP, til at udfolde substratet og føre det ind i den centrale pore, hvor det hydrolyseres på en energiuafhængig måde. Da foldede proteiner ellers er for store til at komme ind i kanalen, regulerer disse AAA+ – partnere tæt, hvilke proteinsubstrater der er målrettet mod nedbrydning.28

Figur 2

Mekanismer af forstyrrende ClpP proteolytiske system., (a) ClpP tetradecamers (vist i rødt) boliger serin proteolytiske steder (vist i grønt) er stramt reguleret af Hsp100 ATPase hexamers (vist med blå). (b–d) lægemidler (vist i gul) kan forårsage forstyrrelse på en af tre måder, hvilket fører til celledød eller reduceret virulens. Medikamenter, der aktiverer ATPase-aktiviteten af ClpC1 i M. tuberculosis (d) antages enten at fjerne det fra ClpP, hæmme proteolyse eller føre til en stigning i proteinnedbrydning. En fuld farve version af dette tal er tilgængelig på Journal of antibiotika journal online.,

de Fleste bakterielle arter, herunder E. coli, Bacillus subtilis, og Staphylococcus aureus, har en clpP gen, der, sammen med deres tilknyttede AAA+ ATPases, er uvæsentlige for cellernes levedygtighed.25, 29, 30, 31, 32 ikke desto mindre, er det blevet observeret, at clpP sletning af disse arter øger deres modtagelighed over for antibiotika såsom linezolid og rifampicin, og falder virulens i patogener såsom Listeria monocytogenes og S. aureus.,23, 33 tab af virulens i CLP .p-mangelfulde stammer er blevet knyttet til store forstyrrelser i de globale virulens transkriptionelle faktorniveauer, såsom SAR/agr-reguleringsnetværket I S. aureus.23 det er Interessant, at effekten af ClpP inaktivering på flere af disse virulens lovgivere ser ud til at være stamme afhængige og, desuden, nogle S. aureus-stammer mangelfuld i ClpXP funktion synes at have nedsat følsomhed over for vancomycin, daptomycin og β-lactam antibiotika.,34, 35, 36

I modsætning til de fleste bakterier, to eller flere kopier af clpP er fundet i actinobacteria og cyanobakterier, og mindst en funktionel kopi er afgørende for rentabiliteten.37, 38 i Mycobacterium tuberculosis danner clpP1 og clpP2 en operon, og begge gener er essentielle. Disse isoformer arbejde sammen om at skabe en funktionel protease ved at stable ClpP1 og ClpP2 homoheptamers i en heterotetradecamer.37, 39 af de fire AAA+ atpaser i M. tuberculosis, CLP.og ClpC1 er afgørende for levedygtigheden.,40, 41

i Betragtning af dets rolle i cellernes levedygtighed og virulens, den ClpP system er et lovende mål for nye antibakterielle midler med tre mulige mekanismer for deregulering (Figur 2): hæmning af ClpP proteolyse, aktivering af ClpP proteolyse eller forstyrrelse af partner AAA+ ATPases.

ClpP-hæmmere

måske er den mest åbenlyse tilgang til målretning af ClpP-systemet at udvikle en aktiv site-hæmmer af ClpP. Bevis for princippet om denne virkningsmekanisme er blevet påvist i S. aureus, Streptococcus pneumoniae og L., monocytogenes, hvor clpP knockouts ikke er i stand til at forårsage hudinfektionsabcesser, lungeinfektioner eller in vivo makrofagparasitisme.22, 42, 43 Dette tab af virulens har været forbundet med nedsat aktivitet af ekstracellulær proteaser, lipases, DNases og α-hemolysin i S. aureus, og α-listerolysin og listerial fosfolipase i L. monocytogenes.

bttttcher og Sieber44 ‘ s banebrydende indsats for at målrette ClpP førte til udviklingen af en række β-lactonhæmmere., Inspireret af reaktiviteten af β-lactoner, der findes i naturen, syntetiserede de et bibliotek med alkynmærkede derivater (for eksempel lacton D3; figur 3a), som blev screenet mod flere bakterielle proteomer. Klik kemi på alkyne tag blev brugt til at vedhæfte en fluorofor og give mulighed for identifikation af reaktive en .ymer. På denne måde blev ClpP identificeret som et meget specifikt mål, der danner en kovalent addukt mellem dets aktive sted Ser98 og β-lacton og derved irreversibelt inhiberer proteolytisk aktivitet (figur 3b).,44 efterfølgende karakterisering demonstrerede β-lactones evne til at reducere virulensfaktoraktivitet, herunder A-hemolysin og listerolysin, i henholdsvis S. aureus og L. Monocytogenes.45, 46 Denne reduktion i virulens faktorer, der er korreleret med mulighed for optimeret β-lacton stilladser (U1; Figur 3a) for at reducere S. aureus infektion efter subkutan administration i en hud, bylder model og L. monocytogenes vækst i makrofager.46, 47 endvidere blev β-lactonderivater (forbindelse 7; figur 3a) fundet at være blandt den privilegerede gruppe af forbindelser, der er i stand til at komme ind i M., tuberkulose, for effektivt at hæmme væksten med en MIKROFON af 28 µg ml−1.48 men i sidste Ende, lav plasma-stabilitet på grund af hurtig hydrolyse af den cykliske ester er til hinder for en videre kliniske udvikling.

Figur 3

ClpP-hæmmere. a) kemiske strukturer af højaktive lact-lactoner og phenylestere. β-lacton D3 blev oprindeligt brugt som en sonde til ClpP-hæmning ved klikkemi, og efterfølgende optimering gav β-lacton U1. β-lacton 7 blev optimeret til M., tuberkulosevæksthæmning. b) mekanisme for proteolytisk inhibering af active-lactoner på det aktive sted ved kovalent modifikation af Ser98. Hydrolyse af acyl-en .ymkomplekset beskrives ved dets halveringstid. C) sammenligning af β-lacton og phenylesterstabilitet, styrke og aktivitet. Hæmolysereduktion refererer til den kvantificerede ved rydning på blodagarplader forårsaget af S. aureus-kulturer. (ND, ikke bestemt). En fuld farve version af dette tal er tilgængelig på Journal of antibiotika journal online.,

Mere for nylig, Sieber og colleagues49 har opdaget en ny klasse af potente ClpP-hæmmere, phenyl ester (AV170; Figur 3a). Opdaget under anvendelse af en objektiv screen på 137 000 syntetiske forbindelser i et fluorogent assay for ClpP-aktivitet, virker phenylestere ved den samme kovalente modifikation af Ser98 som β-lactoner., Interessant, nogle enantiomerer er også i stand til at udløse deoligomerization af ClpP tetradecamer i heptamers, en gunstig tilstand af handling i betragtning af, at konformationelle kontrol af serin katalytisk treklang udbytter det inaktive i ClpP er heptameric form. På trods af phenylesters forbedrede styrke af proteaseinhibering over β-lactoner reduceres deres anti-virulensaktivitet, da de kun er i stand til at mindske og ikke afskaffe a-hemolysinproduktion (figur 3c). Bestræbelser på at øge styrken afslørede en afvejning mellem stabilitet og reaktivitet.,49

selvom ClpP-hæmning viser løfte som en virkningsmekanisme, er det klart nødvendigt med yderligere udvikling og opdagelse af nye stilladser. I betragtning af nylige beviser for lægemiddelresistens i visse clpP-knockout-stammer,kan 34, 36 en vis forsigtighed ned ad denne vej være berettiget.

ClpP-aktivatorer

aktivering af ClpP-proteasesystemet er en særlig spændende terapeutisk mulighed. Et kendetegn ved intracellulære proteaser er streng regulering af aktivitet for at undgå nedbrydning af målprotein. I eukaryoter opnås dette ofte ved opdeling i organeller., I modsætning hertil har bakterier udviklet stramme regulatoriske proteinkomplekser til at kontrollere proteaseaktivitet. Ved at aktivere proteolytiske aktivitet til ukritisk at nedbryde proteiner, et lægemiddel vil være i stand til at forårsage celledød, ikke kun i de arter, hvor ClpP er afgørende, men også dem, hvor ClpP er undværes. Mutationer, der afskaffer ClpP ‘ s aktivitet, mens de teoretisk giver resistens, ville være dødelige i celler, hvor ClpP er essentiel og forringe virulens i celler, hvor ClpP er dispenserbar., Endelig kan den hidtil usete virkemåde ved aktivering snarere end hæmning af dens mål tillade et sådant lægemiddel at være effektivt mod sovende persisterceller.

Serendipitous bevis på princippet om denne unikke virkningsmekanisme blev rapporteret med opdagelsen af acyldepsipeptider (ADEPs; figur 4a). ADEPs blev første gang beskrevet i et patent i 1985 som “A54556 komplekse,” en gruppe på otte nært beslægtede stoffer, der produceres af Streptomyces hawaiiensis NRRL15010.50 ClpP blev identificeret som ADEP ‘ s molekylære mål i 2005, da Brötz-Oesterhelt et al.,51 anvendte omvendt genomik på en ADEP-resistent E. coli-stamme for at identificere resistensdeterminanten som en mutation i ClpP, der gør den inaktiv. Dette fund antydede, at ADEPs aktiverer ClpP, hvilket forårsager upassende proteinnedbrydning. Faktisk, in vitro-undersøgelser måling spaltning af fluorogen peptider og in vivo proteomic analyse bekræftede, at ADEP-aktiveret B. subtilis ClpP var i stand til at nedbryde proteiner, der er uafhængig af AAA+ forordning eller ATP hydrolyse.,51

Figur 4

ClpP Aktivatorer. (a) Kemiske strukturer af naturlige produkt ClpP aktivatorer ADEP1 og sclerotiamide, og de optimerede syntetiske ClpP aktivator ACP1b. (b) krystalstruktur af E. coli ClpP tetradecamer i kompleks med ADEP (FBF 3MT6)55 Stabling heptamers er vist i lys/mørke farver, ClpP monomerer er vist i skiftevis rød og blå, og ADEP molekyler er vist med grønt., (C) repræsentative strukturer af ADEP SAR kulminerede fra flere lægemidler Kemi indsats. Mikrofoner mod S. aureus er opført.54 (d) ADEP-dockingsted ved grænsefladen mellem to ClpP-monomerer, vist i lyserosa/blå. Nitrogener er markeret med mørkeblå, mens O .ygener er markeret med rødt. To rapporterede transannulære H-bindinger vises med gule stiplede linjer. En fuld farve version af dette tal er tilgængelig på Journal of antibiotika journal online.,

Indsigt i dette tab af forordning er blevet leveret af krystalstrukturer af ADEP-aktiveret ClpP fra E. coli, B. subtilis, M. tuberculosis-og Neisseria meningitidis (Figur 4b).52, 53, 54, 55 et ADEP-molekyle binder til hver monomer i ClpP-tetradecamer i den samme hydrofobe lomme, der bruges af AAA+ atpaserne, hvilket hæmmer deres interaktion (figur 4d).,52, 55, 56 Bindende efterligner ATPase er konformationelle kontrol af ClpP, herunder tilpasning af serin katalytisk triade, og en stiv krop rotation af ClpP monomerer, udvidelse af den aksiale pore fra 10-12 Å til 20 Å i E. coli.27, 52, 55 en gating-mekanisme tilvejebringes også af de N-terminale domæner, som bevæger sig fra en ned-eller lukket konformation til en op-eller åben konformation ved ADEP-binding.,52, 55 ADEP aktivering ikke tillader stabilt foldede proteiner for at blive forringet, da de stadig er for store til at komme ind ClpP s aksial lumen, men tillader ustabile proteiner og spirende opstå kæder fra ribosomets at blive nedbrudt, især hvis de gange langsomt.57 celledød menes at være et resultat af denne vilkårlige nedbrydning såvel som hæmning af normal ClpP-funktion.

ADEPs er aktive mod en række Gram-positive bakterier, herunder klinisk relevante methicillinresistente S. aureus (MRSA), vancomycin-resistente enterokokker og penicillinresistente S., pneumoniae, såvel som de Gram-negative patogener N. meningitidis og Neisseria gonorrheae.51, 54 Semisyntetisk ADEP derivater er effektiv mod Enterococcus faecalis, S. aureus og S. pneumoniae i mus og rotte-modeller med aktivitet overlegen i forhold til linezolid,51 og aktivitet mod MRSA i en murine periotinitis model er overlegen i forhold til vancomycin.58 især udvikles resistens over for ADEPs med en frekvens så høj som 10-6 hos disse bakteriearter ved mutationer, der mindsker funktionen af ClpP, hvilket er ikke-essentielt., Ikke desto mindre har det vist sig, at kombinationsterapier af ADEP og rifampicin fuldstændigt udrydder en vancomycin-resistent MRSA-population in vitro ved hjælp af clpP-mutanters nedsatte kondition som en fordel.59

endnu mere lovende er adeps evne til at eliminere persisterceller.59 Conlon et al.59 beskrev først denne egenskab, da en ADEP effektivt dræbte både stationær fase S. aureus og persister S. aureus tilbage efter ciproflo .acin-behandling. Dette fund har konsekvenser for brugen af ADEPs mod latente tuberkuloseinfektioner forårsaget af medikamenttolerante M. tuberculosis persisters., Til dato, aktivitet mod M. tuberculosis persisters har ikke været beskrevet, men ADEPs har vist sig at forsinke væksten af M. tuberculosis, når det kombineres med to efflux-pumpe hæmmere, reserpin og verapamil.39

selvom aDep ‘ er er lovende kundeemner for lægemiddelkandidater, har de ugunstige farmakologiske egenskaber, herunder dårlig vandopløselighed, hurtig systemisk clearance og kemisk ustabilitet.51, 60 efter opdagelsen af ADEPs’ virkemåde blev et lægemiddelkemi SAR-program lanceret af Bayer AG for at udvikle et mere stabilt og potent derivat af ADEP., Denne indsats har resulteret i udviklingen af ADEP4, en meget potent ADEP1 derivat med tre vigtige ændringer: Phe er erstattet af 3,5-difluorophenylalanine, som er tænkt til at danne H obligationer med ClpP, den acyl polyen er erstattet af en α,β-umættede hexenoyl hale til at forbedre stabilitet og N-MeAla er erstattet af pipecolate, hvilket øger ADEP s stivhed.60 aktivitet af ADEP4 blev yderligere forbedret af Carney et al.61 ved at erstatte Ser med Allo-Thr og Pip med 4-mepip for yderligere at stivne ADEP., Ved at kvantificere hydrogen – deuterium-valutakurser ved hjælp af 1H NMR blev det vist, at rigidificering af ADEP-molekylet styrker de transannulære H-bindinger og derved reducerer de entropiske omkostninger ved binding til ClpP. Carneys ADEP-derivat har 600-1200 gange større styrke end ADEP1 mod Gram-positive patogener.61

på Trods af den øgede styrken af disse ADEP derivater, de stadig kun har begrænset virkning mod Gram-negative bakterier, og er effektivt fjernet fra cellen ved aktiv efflux, især i M. tuberculosis.,39, 62 adskillige andre syntetiske kemiske bestræbelser har undersøgt motiver for at overvinde disse begrænsninger, men de fleste har resulteret i formindsket aktivitet (figur 4c).54, 63, 64, 65, 66, 67 i betragtning af den intime binding af ADEP i sin hydrofobe lomme er dette resultat måske forudsigeligt og antyder, at ændring på ADEP-stilladset muligvis har nået en blindgyde.

to high-throughput skærme er blevet monteret til at identificere nye ClpP aktivatorer.65.68 identificerede begge småmolekylaktivatorer af E., coli ClpP ved hjælp af en in vitro assay til måling stigninger i fluorescens forårsaget af spaltning af fluorescein phycoerythrin–kasein, en model substrat for ClpP. I den første, Leung et al.65 screenet 60 000 narkotika – lignende syntetiske kemikalier, identificere fem forbindelser betegnes ACP1-5 (figur 4a). De mest aktive af disse forbindelser var 10-20 gange mindre potente end ADEP1 ved aktivering af ClpP og udviste kun beskeden antibakteriel aktivitet, selv i nærvær af permeabiliserende midler. Lavey et al.,68 screenet i stedet >20 450 svampe-og bakterieekstrakter eller metabolitter og identificerede en enkelt ClpP-aktivator, sclerotiamid (figur 4a). Dette paraherquamide-relaterede indolinone var 73 gange mindre potent end ADEP1 ved at aktivere EcClpP og undlod at hæmme væksten af efflux mangelfuld E. coli eller Pseudomonas aeruginosa.

På trods af den begrænsede virkning af ACPs og sclerotiamid giver disse undersøgelser nye stilladser til derivatisering og åbner døren for fremtidige undersøgelser for at identificere ClpP-aktivatorer., Man kunne for eksempel forestille sig at identificere alternative aktiveringsbindingssteder på ClpP. Clpps regulering involverer ikke kun kontrol af substratindtræden ved poreudvidelse efter AAA+ ATPase-forening, men også dannelse af det serinkatalytiske sted gennem oligomerisering til tetradecamers.69 måske kunne et lille molekyle, der inducerede dannelse af aktivt sted, mens ClpP blev opretholdt som en heptamer, give mulighed for let adgang til dette aktive sted ved vilkårlige substrater.,

AAA+ ATPase uncouplers som therapeutics

Som ClpP bygger på AAA+ ATPases til at vælge og udfolde protein substrater, forstyrrelse af disse partnere kan også deregulere ClpP proteolytiske system. Dette gælder især i M. tuberculosis, hvor ClpC1-og CLP. – Atpaserne er afgørende for cellelevedygtigheden.40, 41 faktisk blev hver af de tre forbindelser, der er målrettet mod ClpC1, der er karakteriseret til dato, opdaget ved screening af naturproduktekstrakter til anti-M. tuberculosis-aktivitet., Den første af disse, der opdages, er cyclomarin a (cymA), et cyklisk heptapeptid produceret af den marine bakterie Streptomyces sp. CNB-982 (figur 5a).70 selv om det i 1999 blev beskrevet som et potent antiinflammatorisk middel med cytotoksicitet mod kræftceller, var det først i 2011, at aktivitet mod M. tuberculosis blev opdaget under et naturligt produkt helcelleskærm.71 i et første forsøg på at identificere cymas molekylære mål blev der taget en omvendt genomisk tilgang. Men efter ingen spontan resistent M., tuberkulosemutanter kunne genvindes, affinitetskromatografi blev i stedet brugt til at vise, at cymA målretter mod ClpC1 med høj specificitet. Efterfølgende co-krystalisering af cymA med Clpc1s N-terminale domæne identificerede rester, der er vigtige for binding og, på trods af manglende evne til at generere spontane resistente mutanter, tilladt til oprettelse af ClpC1-mutanter, der giver modstand mod cymA.72

Figur 5

ClpC1 Aktivatorer. (a) Kemiske strukturer af cymA, ecumicin og lassomycin., Basiske aminosyrer er vist i rødt, og alifatiske / aromatiske er vist i blåt. B) krystalstruktur af M. tuberculosis N-terminal domæne af ClpC1 (FBF 3 .dc). De forskellige bindingssteder for hver aktivator demonstreres af de lokaliseringsrester, der er involveret i aktivatorbinding, vist i gult (lasomycin), blåt (cyclomarin) og rødt (ecumicin). En fuld farve version af dette tal er tilgængelig på Journal of antibiotika journal online.

I 2014, ecumicin, en macrocyclic tridecapeptide fra Nonomuraea sp., MJM5123, 73 og lasomycin, et 16-leddet lassopeptid fra Lent .ea kentuckyensis sp.,74 blev isoleret både ved screening rå actinomycete ekstrakter (Figur 5a). Det N-terminale domæne af ClpC1 blev identificeret som det molekylære mål for disse forbindelser ved reverse genomics på spontane resistente mutanter. På trods af cymA, ecumicin og lassomycin deler et fælles mål, strukturel karakterisering og position af mutationer, der giver resistens mod hver sammensatte tyder på, at hvert bind på en lidt anden holdning til den N-terminale domæne af ClpC1 (Figur 5b)., For eksempel, i modsætning til cymA og ecumicin, lassomycin er meget grundlæggende, der indeholder flere Arg rester, og dokker i en meget sure region ClpC1.74

CymA, ecumicin og lassomycin alle er bakteriedræbende mod gentagelse af M. tuberculosis, en række andre mykobakterielle arter, og multidrug-resistente M. tuberculosis. Det er vigtigt, at de også er aktive mod ikke-replicerende M. tuberculosis. I overensstemmelse med manglen på essentialitet af AAA+ atpaser mangler hver aktivitet mod andre Gram-positive og Gram-negative arter, såsom S. aureus og P. aeruginosa., Denne specificitet har fordele, da de også mangler aktivitet mod kommensale medlemmer af den humane mikrobiota.

for at forårsage celledød i M. tuberculosis, ecumicin og lassomycin synes at stimulere ATPase aktivitet, men tag det fra protein nedbrydning.73, 74 på denne måde hæmmes nedbrydning af naturlige substrater og fører til deres opbygning og toksicitet, svarende til virkningerne af både ClpP-hæmmere og aktivatorer i M. tuberculosis., I modsætning til ecumicin og lassomycin, cymA har været foreslået at øge protein nedbrydning, som det fremgår af et fald i LeuAspAsp tripeptid-mærkede grønne fluorescerende protein fluorescens målrettet til ClpC1 på inkubation med cymA.71 det er Dog muligt, at dette fald i fluorescens er resultatet af grønne fluorescerende protein udfoldelse af ClpC1 snarere end nedbrydning og cymA kan derfor have den samme frakobling mekanisme, som ecumicin og lassomycin., Flere spørgsmål forbliver ubesvarede om virkningsmekanismen for disse lægemidler, herunder deres virkninger på proteinudfoldelse og hvordan atpaseaktivitet stimuleres og proteolyse hæmmes, for eksempel ved at hæmme interaktion med ClpP1P2. Desuden, karakterisering, er stadig i gang til endnu en ClpC1 inhibitor for nylig opdaget, rufomycin analog RUF-I. 75

på Trods af den relativt høj potens af cymA, ecumicin og lassomycin mod M. tuberculosis, optimering af farmakologiske egenskaber er påkrævet., For eksempel udviser cymA leverclearance og en kort halveringstid hos mus, og ecumicin har begrænset opløselighed og dårlig tarmabsorption.13, 73 nylige samlede synteser og fermenteringsoptimering kan hjælpe med denne udvikling.76, 77, 78

selvom lægemidler rettet mod ClpC1 er en spændende mulighed for anti-M. tuberculosis therapeutics, har de generelt ikke bakteriedræbende aktivitet mod andre arter end actinobakterier., I disse arter, hvor ClpP og tilhørende AAA+ atpaser kan dispenseres, er det muligt, at målretning af disse Atpaser ville have antivirulens virkninger svarende til dem, der observeres med ClpP-hæmmere. Imidlertid vil en sådan forbindelse sandsynligvis være nødt til at være i stand til at målrette mod flere ATPase-partnere for at have en så udbredt virkning som direkte handling på ClpP. Disse potentielle antivirulens virkninger er ikke undersøgt for cymA, lassomycin eller ecumicin.,

opnåelse af specificitet

af de bakterielle proteolytiske komplekser, alle undtagen HslUV har en human ortholog, og mange studeres faktisk intenst som potentielle anticancermål. For eksempel har mitokondrielle proteaser LONP1, CLP .p og m-AAA (FTSH homolog) vigtige roller i kvalitetskontrol i mitokondrier, især under åndedrætsstress.79 mutationer i m-AAA er også impliceret i spastisk paraplegi, en arvelig neurodegenerativ sygdom.80 som sådan er det afgørende, at antimikrobielle midler være i stand til at målrette deres bakterielle homolog specifikt.,

i tilfælde af proteaseinhibitorer, der sigter mod at fungere som selvmordssubstrater, kan opnåelse af specificitet være udfordrende på grund af konserverede katalytiske mekanismer. Der er faktisk fundet en mangel på specificitet i bestræbelserne på at udvikle hæmmere af både det prokaryote proteasom og den bakterielle Lonproteasom. Det prokaryotiske proteasom i M. tuberculosis giver et lovende mål for hæmning, da det kan dispenseres for vækst in vitro, men er vigtigt for overlevelse af nitrogeno .idstress81 og persistens hos mus.,62, 82 er gjort Mange forsøg på at udvikle et lægemiddel mod den mykobakterie-proteasome, som regel som peptidyl epoxyketones, aldehyder eller boronates, men de fleste hæmme pattedyr proteasome mere potent end for M. tuberculosis.83 selektiviteten er dog ikke uden fortilfælde, hvilket er påvist ved opdagelse af O .athia .ol-2-on-forbindelserne GL5 og HT1171 (figur 6). Disse forbindelser er bakteriedræbende mod ikke-replikerende M., tuberkulose behandlet med subinhibitoriske niveauer af nitrogeno .id21 og har >1000 gange øget aktivitet mod mycobakteriel over humane proteasomer. Specificitet menes at være tildelt ved interaktion af lægemidlet med rester uden for det aktive sted, der ikke er konserveret i pattedyrsproteasomer.21

Figur 6

M. tuberculosis proteasome hæmmere af oxathiazole-2-for en familie.,

Lon gør også for en lovende mål, som det har været impliceret i biofilmdannelse, motilitet og stress tolerance, og mutanter, har vist sig at have nedsat kolonisering og virulens i Salmonella enterica serovar Typhimurium, Actinobacillus pleuropneuoniae, Vibrio cholera og P. aeruginosa.84, 85, 86, 87 i det hidtil eneste forsøg på at identificere bakterielle Lonin-hæmmere blev proteasominhibitorer screenet in vitro, og peptidylboronatet mg262 blev identificeret.,18 Imidlertid er denne forbindelse stadig 2000 gange mere potent mod 20s proteasome.18 Som med o .athia .ol-2-on-forbindelser er det sandsynligvis nødvendigt at drage fordel af rester divergerende i humane homologer for at udvikle en meget specifik ng

specificitet kan også opnås ved at bevæge sig uden for det katalytisk aktive sted til bindingssteder, der forstyrrer proteasefunktionen, men er dårligt bevaret mellem humane og bakterieortologer. ADEPs viser passende potentialet i denne tilgang., Selvom de ikke er blevet testet direkte på human ClpP (hClpP), er ADEPs ikke-giftige for humane celler op til 25 µg ml−1, hvilket antyder, at de har dårlig, hvis nogen, affinitet for det humane en .ym.58 strukturel sammenligning af E. coli (EcClpP) og hClpP understøtter dette begreb. Deres rygradsstruktur er stort set bevaret, med en rod gennemsnitlig kvadreret afvigelse på 0.,63 Å;88 imidlertid, inspektion af hydrofobe lomme, der anvendes til ADEP bindende viser, at hClpP har flere udskiftninger reducere sin hydrophobicity (Asn55Pro, His60Tyr og His112Phe) sammen med en afgift inversion (Glu56Lys) på den distale del af den docking-groove. Det er meget muligt, at disse ændringer forhindrer ADEP-binding i hClpP. Det skal dog bemærkes, at Ecclp., men ikke EcClpA, kan aktivere hClpP.88 under alle omstændigheder kan søgning efter medikamenter, der binder mindre konserverede reguleringssteder, være nøglen til at finde meget specifikke antibakterielle stoffer.

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret. Krævede felter er markeret med *