Madame Lelica

mechanizmy zakłócania układu proteolitycznego ClpP., (a) tetradekamery ClpP (pokazane na Czerwono) miejsca proteolityczne serynowe (pokazane na Zielono) są ściśle regulowane przez heksamery ATPazy Hsp100 (pokazane na niebiesko). (b–d) leki (pokazane na Żółto) mogą powodować zaburzenia na jeden z trzech sposobów, prowadząc do śmierci komórki lub zmniejszenia zjadliwości. Uważa się, że leki aktywujące aktywność ATPazy ClpC1 w M. tuberculosis (D) albo odłączają ją od ClpP, hamują proteolizę lub prowadzą do wzrostu degradacji białek. Pełna wersja kolorystyczna tego rysunku jest dostępna w Journal of Antibiotics journal online.,

większość gatunków bakterii, w tym E. coli, Bacillus subtilis i Staphylococcus aureus, ma jeden gen clpP, który wraz z towarzyszącymi im AAA+ Atpazami nie jest istotny dla żywotności komórek.Niemniej jednak zaobserwowano, że delecja clpP u tych gatunków zwiększa ich wrażliwość na antybiotyki, takie jak linezolid i ryfampicyna, oraz zmniejsza zjadliwość patogenów, takich jak Listeria monocytogenes i S. aureus.,23, 33 utrata zjadliwości w szczepach z niedoborem ClpXP została powiązana z głównymi perturbacjami w globalnych poziomach transkrypcyjnych czynników zjadliwości, takich jak sieć regulacyjna SAR / agr w S. aureus.Co ciekawe, wpływ inaktywacji ClpP na kilka z tych regulatorów zjadliwości wydaje się zależny od szczepów, a ponadto niektóre szczepy S. aureus z niedoborem funkcji ClpXP wydają się mieć zmniejszoną wrażliwość na wankomycynę, daptomycynę i antybiotyki β-laktamowe.,34, 35, 36

w przeciwieństwie do większości bakterii, dwie lub więcej kopii clpP znajdują się w aktynobakterii i cyjanobakterii, a co najmniej jedna kopia funkcjonalna jest niezbędna do żywotności.37, 38 W Mycobacterium tuberculosis clpP1 i clpP2 tworzą operon i oba geny są niezbędne. Izoformy te współpracują ze sobą tworząc funkcjonalną proteazę poprzez układanie homoheptamerów ClpP1 i ClpP2 w heterotetradekamer.37, 39 Z czterech ATPAZ AAA + w M. tuberculosis, ClpX i ClpC1 są niezbędne dla żywotności.,40, 41

biorąc pod uwagę jego rolę w żywotności komórek i zjadliwości, System ClpP jest obiecującym celem dla nowych leków przeciwbakteryjnych z trzema możliwymi mechanizmami deregulacji (ryc. 2): hamowanie proteolizy ClpP, aktywacja proteolizy ClpP lub perturbacja partnerów AAA + Atpaz.

inhibitory ClpP

być może najbardziej oczywistym podejściem do celowania w układ ClpP jest opracowanie aktywnego inhibitora clpp. Udowodniono zasadę tego sposobu działania u S. aureus, Streptococcus pneumoniae i L., monocytogenes, gdzie clpP nie jest w stanie wywoływać infekcji skóry, infekcji płuc lub in vivo pasożytnictwa makrofagów.22, 42, 43 utrata zjadliwości związana jest ze zmniejszoną aktywnością pozakomórkowych proteaz, lipaz, Dnaz i α-hemolizyny u S. aureus oraz α-listerolizyny i fosfolipazy listerialnej u L. monocytogenes.

pionierskie działania Böttchera i Sieber44 na rzecz ClpP doprowadziły do opracowania serii inhibitorów β-laktonów., Zainspirowani reaktywnością β-laktonów występujących w przyrodzie, zsyntetyzowali bibliotekę pochodnych oznaczonych alkinami (na przykład lakton D3; rysunek 3a), które były badane przeciwko kilku bakteryjnym proteomom. Kliknij na znacznik alkiny, aby dołączyć fluorofor i umożliwić identyfikację reaktywnych enzymów. W ten sposób clpp został zidentyfikowany jako wysoce specyficzny cel, który tworzy kowalencyjny addukt między jego aktywnym miejscem Ser98 a β-laktonem, co nieodwracalnie hamuje aktywność proteolityczną (ryc. 3b).,Późniejsza charakterystyka wykazała zdolność β-laktonów do zmniejszania aktywności czynników zjadliwości, w tym α-hemolizyny i listerolizyny, odpowiednio u S. aureus i L. Monocytogenes.45, 46 redukcja czynników zjadliwości korelowała ze zdolnością zoptymalizowanych rusztowań β-laktonowych (U1; ryc. 3a) do znaczącego zmniejszenia zakażenia S. aureus po podaniu podskórnym w modelu ropnia skóry i wzrostu L. monocytogenes w makrofagach.46, 47 Ponadto stwierdzono, że pochodne β-laktonu (związek 7; rys. 3A) należą do uprzywilejowanej grupy związków zdolnych do wejścia do M., gruźlica w celu skutecznego zahamowania wzrostu przy MIC 28 µg ml-1,48 ostatecznie jednak niska stabilność osocza z powodu szybkiej hydrolizy cyklicznego estru wyklucza dalszy rozwój kliniczny.

inhibitory ClpP. a) struktury chemiczne silnie aktywnych β-laktonów i estrów fenylowych. β-lakton D3 był pierwotnie używany jako sonda do hamowania ClpP przez chemię click, a następnie optymalizacji dał β-lakton U1. β-lakton 7 został zoptymalizowany dla M., zahamowanie wzrostu gruźlicy. B) Mechanizm proteolitycznego hamowania aktywnego miejsca β-laktonów przez kowalencyjną modyfikację Ser98. Hydroliza kompleksu enzymu acylowego jest opisana przez jego okres półtrwania. C) porównanie stabilności, mocy i aktywności β-laktonu i estru fenylowego. Redukcja hemolizy odnosi się do ilościowego usuwania na płytkach agaru krwi wywołanych przez Kultury S. aureus. (ND, nie ustalono). Pełna wersja kolorystyczna tego rysunku jest dostępna w Journal of Antibiotics journal online.,

ostatnio firma Sieber i współpracownicy 49 odkryli nową klasę silnych inhibitorów ClpP, estrów fenylowych (AV170; rysunek 3a). Estry fenylowe, odkryte przy użyciu bezstronnego ekranu 137 000 związków syntetycznych w teście fluorogennym dla aktywności ClpP, działają przez taką samą kowalencyjną modyfikację Ser98 jak β-laktony., Co ciekawe, niektóre enantiomers są także zdolni wyzwalać deoligomerization ClpP tetradecamer do heptamers, korzystny tryb działanie biorąc pod uwagę że konformacyjny Kontrola seryna katalityczna Triada daje ono nieaktywny w clpp ' s heptameric forma. Pomimo zwiększonej siły hamowania proteazy przez estry fenylowe nad β-laktonami, ich aktywność przeciwwirusowa jest zmniejszona, ponieważ są one w stanie tylko zmniejszyć, a nie zlikwidować produkcję α-hemolizyny (ryc. 3C). Wysiłki na rzecz zwiększenia potencji ujawniły kompromis między stabilnością a reaktywnością.,49

chociaż hamowanie ClpP jest obiecującym mechanizmem działania, dalszy rozwój i odkrycie nowych rusztowań jest wyraźnie wymagane. Ponadto, biorąc pod uwagę niedawne dowody na lekooporność w niektórych szczepach clpp knockout, 34, 36 pewna ostrożność w tej ścieżce może być uzasadniona.

aktywatory ClpP

aktywacja układu proteazy ClpP jest szczególnie intrygującą opcją terapeutyczną. Cechą charakterystyczną wewnątrzkomórkowych proteaz jest ścisła regulacja aktywności w celu uniknięcia degradacji białek poza celem. U eukariotów jest to często osiągane przez podział w organelles., W przeciwieństwie do tego, bakterie rozwinęły ścisłe, regulacyjne kompleksy białkowe w celu kontrolowania aktywności proteazy. Aktywując aktywność proteolityczną w celu bezkrytycznej degradacji białek, lek byłby w stanie spowodować śmierć komórki nie tylko u tych gatunków, w których clpp jest niezbędny, ale także tych, w których ClpP jest zbędny. Mutacje znoszące aktywność ClpP, choć teoretycznie powodujące oporność, byłyby śmiertelne w komórkach, w których clpp jest niezbędny i osłabiałyby zjadliwość w komórkach, w których ClpP jest zbędny., Wreszcie bezprecedensowy sposób działania poprzez aktywację, a nie hamowanie jej celu, może pozwolić, aby taki lek był skuteczny przeciwko uśpionym komórkom persistera.

Serendipitous dowód zasady tego unikalnego mechanizmu działania został zgłoszony wraz z odkryciem acyldepsipeptydów (Adeps; rysunek 4a). ADEPs został po raz pierwszy opisany w patencie w 1985 roku jako „kompleks A54556”, grupa ośmiu blisko spokrewnionych związków wytwarzanych przez Streptomyces hawaiiensis NRRL15010. 50 ClpP została zidentyfikowana jako cel molekularny Adepa w 2005 roku, kiedy Brötz – Oesterhelt et al.,51 zastosował odwrotną genomikę do opornego na ADEP szczepu E. coli, aby zidentyfikować determinant oporności jako mutację w ClpP, która czyni go nieaktywnym. To odkrycie sugerowało, że ADEPs aktywuje ClpP, powodując niewłaściwą degradację białek. Rzeczywiście, badania in vitro mierzące rozszczepienie peptydów fluorogennych i analiza proteomiczna in vivo potwierdziły, że aktywowany ADEPEM B. subtilis ClpP był w stanie rozkładać białka niezależnie od regulacji AAA+ lub hydrolizy ATP.,51

aktywatory ClpP. (A) struktury chemiczne naturalnych aktywatorów ClpP ADEP1 i sclerotiamidu oraz zoptymalizowanego syntetycznego aktywatora ClpP ACP1b. (b)struktura krystaliczna Tetradekameru E. coli ClpP w kompleksie z heptamerami Adep (PDB 3MT6) 55 układającymi się w stosy są pokazane w jasnych/ciemnych kolorach, monomery ClpP są pokazane na przemian w kolorze czerwonym i niebieskim, a cząsteczki adep są pokazane w kolorze zielonym., C) reprezentacyjne struktury SAR Adepa Wymienione są mikrofony przeciw S. aureus.54 (d) miejsce dokowania ADEP na styku dwóch monomerów ClpP, pokazane w kolorze jasnoróżowym / niebieskim. Nitrogeny są oznaczone ciemnoniebieskim, podczas gdy tlenki są oznaczone na Czerwono. Dwa zgłoszone wiązania transannularne H są pokazane za pomocą żółtych linii przerywanych. Pełna wersja kolorystyczna tego rysunku jest dostępna w Journal of Antibiotics journal online.,

wgląd w utratę regulacji zapewniły struktury krystaliczne ClpP aktywowanego ADEPEM z E. coli, B. subtilis, M. tuberculosis i Neisseria meningitidis (ryc. 4b).52, 53, 54, 55 cząsteczka ADEP wiąże się z każdym monomerem w tetradekamerze ClpP w tej samej kieszeni hydrofobowej, która jest używana przez ATPazy AAA+, hamując w ten sposób ich interakcję (ryc. 4D).,Wiązanie 52, 55, 56 naśladuje konformacyjną kontrolę ATPazy ClpP, indukując wyrównanie katalitycznej triady serynowej i sztywny obrót monomerów ClpP, rozszerzając pory osiowe z 10-12 Å do 20 Å w E. coli.27, 52, 55 mechanizm bramkowania jest również dostarczany przez N-końcowe domeny, które poruszają się z konformacji w dół lub zamkniętej do konformacji w górę lub otwartej na wiązaniu ADEP.,52, 55 aktywacja ADEP nie pozwala na degradację stabilnie złożonych białek, ponieważ są one nadal zbyt duże, aby wejść do osiowego światła ClpP, ale pozwala na degradację niestabilnych białek i rodzących się łańcuchów wyłaniających się z rybosomu, zwłaszcza jeśli ulegają powolnemu rozkładowi.Uważa się, że śmierć komórek jest wynikiem tej bezkrytycznej degradacji, jak również zahamowania prawidłowej funkcji ClpP.

ADEPs jest aktywny wobec szeregu bakterii Gram-dodatnich, w tym klinicznie istotnych bakterii opornych na metycylinę S. aureus (MRSA), enterokoków opornych na wankomycynę i opornych na penicylinę S., pneumoniae, a także Gram-ujemne patogeny N. meningitidis i Neisseria gonorrheae.51, 54 półsyntetyczne pochodne ADEP są skuteczne przeciwko Enterococcus faecalis, S. aureus i S. pneumoniae w modelach mysich i szczurzych z aktywnością lepszą niż linezolid,51 i aktywność przeciwko MRSA w modelu mysim periotynitis jest lepsza niż wankomycyna.W szczególności oporność na ADEPs rozwija się z częstością do 10-6 u tych gatunków bakterii w wyniku mutacji zmniejszających funkcję ClpP, która nie jest niezbędna., Niemniej jednak, wykorzystując obniżoną sprawność mutantów clpP, wykazano, że terapie skojarzone ADEP i ryfampicyną całkowicie eliminują in vitro populację MRSA oporną na wankomycynę.59

jeszcze bardziej obiecująca jest zdolność Adepsa do eliminowania komórek persistera.59.00 m259 po raz pierwszy opisał tę właściwość, gdy adept skutecznie zabił zarówno fazę stacjonarną S. aureus, jak i persistera S. aureus pozostawionego po leczeniu cyprofloksacyną. Odkrycie to ma implikacje dla stosowania ADEPs przeciwko utajonym zakażeniom gruźlicy wywołanym przez tolerujące leki M. tuberculosis persisters., Do tej pory nie opisano działania przeciwko M. tuberculosis persisters, ale wykazano, że ADEPs spowalnia wzrost M. tuberculosis w połączeniu z dwoma inhibitorami pompy odpływowej, rezerpiną i werapamilem.39

chociaż ADEPs są obiecującymi tropami dla kandydatów na leki, mają niekorzystne właściwości farmakologiczne, w tym słabą rozpuszczalność w wodzie, szybki klirens ogólnoustrojowy i niestabilność chemiczną.51, 60 po odkryciu sposobu działania Adepsa, Bayer AG uruchomił program Chemii Medycznej SAR w celu opracowania bardziej stabilnej i silnej pochodnej ADEPU., Wysiłek ten zaowocował opracowaniem ADEP4, bardzo silnej pochodnej ADEP1 z trzema ważnymi modyfikacjami: Phe jest zastępowany przez 3,5-difluorofenyloalaninę, która jest uważana za tworzącą wiązania H z ClpP, acyl polien jest zastępowany przez α, β-nienasycony ogon heksenoilowy w celu poprawy stabilności, A N-MeAla jest zastępowany przez pipekolan, który zwiększa sztywność Adepa.60 aktywność ADEP4 została dodatkowo ulepszona przez Carney et al.61 zastępując Ser Allo-Thr i Pip 4-MePip w celu dalszej sztywności ADEP., Dzięki ilościowemu określeniu kursów wymiany Wodór-Deuter przy użyciu 1H NMR wykazano, że sztywność cząsteczki ADEP wzmacnia transannularne wiązania H, zmniejszając w ten sposób entropowe koszty wiązania z ClpP. Pochodna Adepa Carneya ma 600-1200-krotnie większą siłę działania niż ADEP1 przeciwko patogenom Gram-dodatnim.Pomimo zwiększonej siły działania tych pochodnych ADEP, nadal mają one ograniczoną aktywność przeciwko bakteriom Gram-ujemnym i są skutecznie usuwane z komórki przez aktywny odpływ, zwłaszcza u M. tuberculosis.,39, 62 wiele innych syntetycznych wysiłków chemicznych zbadało motywy, aby przezwyciężyć te ograniczenia, ale większość z nich doprowadziła do zmniejszenia aktywności (rysunek 4c).54, 63, 64, 65, 66, 67 biorąc pod uwagę intymne Wiązanie ADEP w jego hydrofobowej kieszeni, wynik ten jest być może przewidywalny i sugeruje, że modyfikacja na rusztowaniu ADEP mogła osiągnąć impas.

w celu identyfikacji nowych aktywatorów ClpP zamontowano dwa ekrany o dużej przepustowości.65, 68 oba zidentyfikowały drobnocząsteczkowe aktywatory E., coli ClpP za pomocą testu in vitro mierzącego wzrost fluorescencji spowodowany rozszczepieniem izotiocyjanianu fluoresceiny-kazeiny, modelowego substratu dla ClpP. W pierwszym Leung et al.65 000 syntetycznych substancji chemicznych przypominających leki, identyfikujących pięć związków określanych jako ACP1–5 (rys. 4a). Najbardziej aktywne z tych związków były 10-20-krotnie słabsze niż ADEP1 przy aktywacji ClpP i wykazywały jedynie skromną aktywność przeciwbakteryjną nawet w obecności czynników permeabilizujących. Lavey i in.,>20 450 ekstraktów lub metabolitów grzybów i bakterii oraz zidentyfikowano pojedynczy aktywator ClpP, sklerotiamid (ryc. 4a). Indolinon związany z paraherquamidem był 73-krotnie słabszy niż ADEP1 w aktywacji EcClpP i nie hamował wzrostu niedoboru E. coli lub Pseudomonas aeruginosa.

pomimo ograniczonej skuteczności ACPs i sclerotiamidu, badania te zapewniają nowe rusztowania do derywatyzacji i otwierają drzwi do przyszłych badań w celu identyfikacji aktywatorów ClpP., Można sobie wyobrazić, na przykład, identyfikowanie alternatywnych miejsc wiązania aktywacji w ClpP. Regulacja ClpP obejmuje nie tylko kontrolę wejścia substratu przez rozszerzenie porów po asocjacji AAA+ ATPazy, ale także tworzenie miejsca katalitycznego seryny poprzez oligomeryzację do tetradekamerów.69 być może mała cząsteczka, która indukowała tworzenie aktywnego miejsca, zachowując ClpP jako heptamer, mogłaby umożliwić łatwy dostęp do tego aktywnego miejsca przez masowe substraty.,

AAA+ ATPase uncouplers as therapeutics

ponieważ ClpP opiera się na AAA+ ATPases w celu wybrania i rozwinięcia substratów białkowych, perturbacja tych partnerów może również deregulować układ proteolityczny ClpP. W szczególności dotyczy to M. tuberculosis, gdzie ATPazy ClpC1 i ClpX są niezbędne dla żywotności komórek.40, 41 rzeczywiście, każdy z trzech związków ukierunkowanych na clpc1 charakteryzujących się do tej pory zostały odkryte przez badania przesiewowe ekstraktów produktów naturalnych pod kątem działania przeciw M. gruźlicy., Pierwszym z nich jest cyclomarin a (cymA), cykliczny heptapeptyd wytwarzany przez morską bakterię Streptomyces sp. CNB-982 (rysunek 5a).Chociaż w 1999 r. opisano go jako silny środek przeciwzapalny z cytotoksycznością wobec komórek nowotworowych, dopiero w 2011 r. odkryto aktywność przeciwko M. tuberculosis podczas naturalnego przesiewania pełnokomórkowego produktu.71 w pierwszej próbie identyfikacji celu molekularnego cymy, zastosowano odwrotne podejście genomiczne. Jednak po braku spontanicznego opornego M., mutanty gruźlicy można było odzyskać, zamiast tego zastosowano chromatografię powinowactwa, aby pokazać, że cymA celuje w ClpC1 o wysokiej swoistości. Późniejsza współkrystalizacja cymy z domeną N-terminalną ClpC1 zidentyfikowała pozostałości ważne dla wiązania i, pomimo niemożności wytworzenia spontanicznie opornych mutantów, pozwoliła na stworzenie mutantów ClpC1 nadających odporność na cymę.72

aktywatory ClpC1. a) struktury chemiczne cymy, ekumicyny i lasomycyny., Podstawowe aminokwasy są pokazane na czerwono,a alifatyczne / aromatyczne są pokazane na niebiesko. b) struktura krystaliczna M. tuberculosis N-terminalowej domeny ClpC1 (PDB 3WDC). Różne miejsca wiązania każdego aktywatora są wykazane przez pozostałości lokalizacji biorące udział w wiązaniu aktywatora, pokazane w Kolorze Żółtym (lassomycyna), niebieskim (cyklomaryna) i czerwonym (ekumicyna). Pełna wersja kolorystyczna tego rysunku jest dostępna w Journal of Antibiotics journal online.

w 2014 r.ekumicyna, makrocykliczny tridekapeptyd firmy Nonomuraea sp., MJM5123, 73 i lassomycyna, 16-członowy lasso-peptyd z lentzea kentuckyensis Sp., 74 wyizolowano zarówno przez przesiewanie surowych ekstraktów actinomycete (ryc. 5a). N-końcowa domena ClpC1 została zidentyfikowana jako cel molekularny tych związków przez odwrotną genomikę na spontanicznie opornych mutantach. Pomimo, że cymA, ekumicyna i lassomycyna mają wspólny cel, charakterystyka strukturalna i pozycja mutacji powodujących oporność na każdy związek sugerują, że każde Wiązanie znajduje się w nieco innej pozycji na N-końcowej domenie ClpC1 (ryc. 5b)., Na przykład, w przeciwieństwie do cymy i ekumicyny, lassomycyna jest wysoce zasadowa, zawiera kilka reszt Arg, i dokuje w wysoce kwaśnym regionie ClpC1.74

CymA, ekumicyna i lassomycyna są bakteriobójcze wobec replikacji M. tuberculosis, szeregu innych gatunków prątków i opornych na wiele leków M. tuberculosis. Co ważne, są one również aktywne przeciwko niereplikującej M. tuberculosis. Zgodnie z brakiem istotności AAA + ATPazy, każda z nich nie wykazuje aktywności wobec innych gatunków Gram-dodatnich i Gram-ujemnych, takich jak S. aureus i P. aeruginosa., Ta specyficzność ma korzyści, ponieważ brakuje im również aktywności przeciwko komensalnym członkom ludzkiej mikrobioty.

w celu wywołania śmierci komórki u M. tuberculosis, ekumicyna i lassomycyna wydają się stymulować aktywność ATPazy, ale oddzielić ją od degradacji białek.73, 74 w ten sposób degradacja naturalnych substratów jest hamowana i prowadzi do ich gromadzenia się i toksyczności, podobnie jak działanie zarówno inhibitorów ClpP, jak i aktywatorów w M. tuberculosis., W przeciwieństwie do ekumicyny i lassomycyny, sugerowano, że cymA zwiększa degradację białek, co wykazano przez zmniejszenie fluorescencji zielonej fluorescencji białka oznaczonego tripeptydem LeuAspAsp, ukierunkowanej na ClpC1 podczas inkubacji z cymA.Jednakże, jest możliwe, że ten spadek fluorescencji jest wynikiem Zielonego fluorescencyjnego białka rozwijającego się przez ClpC1, a nie degradacji, a zatem cymA może mieć taki sam mechanizm rozszczepienia jak ekumicyna i lassomycyna., Kilka pytań pozostaje bez odpowiedzi na temat mechanizmu działania tych leków, w tym ich wpływu na rozwój białek i sposobu stymulowania aktywności ATPazy i hamowania proteolizy, na przykład poprzez hamowanie interakcji z ClpP1P2. Co więcej, nadal trwa charakterystyka kolejnego niedawno odkrytego inhibitora ClpC1, analogu rufomycyny RUF-I. 75

pomimo stosunkowo wysokiej siły działania cymy, ekumicyny i lassomycyny przeciwko gruźlicy M. wymagana jest optymalizacja właściwości farmakologicznych., Na przykład cymA wykazuje klirens wątrobowy i krótki okres półtrwania u myszy, a ekumicyna ma ograniczoną rozpuszczalność i słabe wchłanianie jelitowe.13, 73 Ostatnie syntezy całkowite i optymalizacja fermentacji mogą pomóc w tych zmianach.76, 77, 78

chociaż leki celujące w ClpC1 są intrygującą możliwością leczenia przeciw M. gruźlicy, na ogół nie mają działania bakteriobójczego wobec innych gatunków niż actinobacteria., U tych gatunków, u których clpp i związane z nimi AAA+ ATPazy są zbędne, możliwe jest, że celowanie w te ATPazy miałoby działanie przeciwwirusowe podobne do obserwowanego w przypadku inhibitorów ClpP. Jednak taki związek prawdopodobnie musiałby być w stanie celować w wielu partnerów ATPazy, aby mieć tak powszechny wpływ jak bezpośrednie działanie na ClpP. Te potencjalne działania przeciwwirusowe nie były badane dla cymA, lassomycyny lub ekumicyny.,

osiąganie swoistości

bakteryjnych kompleksów proteolitycznych, wszystkie oprócz hsluv ma ludzkiego ortologa i wiele z nich jest w rzeczywistości intensywnie badanych jako potencjalne cele przeciwnowotworowe. Na przykład, mitochondrialne proteazy LONP1, ClpXP I m-AAA (FTSH homolog) odgrywają ważną rolę w kontroli jakości w mitochondriach, szczególnie podczas stresu oddechowego.79 mutacji w M-AAA jest również związanych z paraplegią spastyczną, dziedziczną chorobą neurodegeneracyjną.W związku z tym ważne jest, aby środki przeciwdrobnoustrojowe były w stanie celować w ich homolog bakteryjny.,

w przypadku inhibitorów proteazy mających pełnić rolę substratów samobójczych osiągnięcie swoistości może być trudne ze względu na zachowane mechanizmy katalityczne. Rzeczywiście, brak specyficzności napotkano w wysiłkach na rozwój inhibitorów zarówno proteasomu prokariotycznego, jak i bakteryjnej proteazy Lon. Proteasom prokariotyczny u M. tuberculosis stanowi obiecujący cel zahamowania, ponieważ jest zbędny do wzrostu in vitro, ale jest niezbędny do przeżycia stresu tlenku azotu81 i utrzymywania się u myszy.,62, 82 podjęto wiele prób opracowania leku przeciwko proteasomowi prątków, zwykle jako peptydylo epoksydony, aldehydy lub Bor, ale większość hamuje proteasom ssaków bardziej niż M. tuberculosis.Selektywność nie jest jednak bezprecedensowa, o czym świadczy odkrycie związków oksatiazolo-2-onu GL5 i HT1171 (ryc. 6). Związki te są bakteriobójcze wobec nie replikującego M., gruźlica leczona podinhibicyjnym stężeniem oksydacji azotowej21 i wykazująca>1000-krotnie większą aktywność przeciw prątkom w stosunku do ludzkich proteasomów. Uważa się, że specyficzność wynika z interakcji leku z pozostałościami poza miejscem aktywnym, które nie są zachowane w proteasomach ssaków.21

M. inhibitory proteasomu gruźlicy z rodziny oksatiazolo-2-on.,

Lon jest również obiecującym celem, ponieważ jest zaangażowany w tworzenie biofilmu, ruchliwość i tolerancję na stres, a mutanty wykazały zmniejszoną kolonizację i zjadliwość u Salmonella enterica serovar Typhimurium, Actinobacillus pleuropneuoniae, Vibrio cholera i P. aeruginosa.84, 85, 86, 87 w celu identyfikacji bakteryjnych inhibitorów Lon przeprowadzono badania in vitro inhibitorów proteasomu i zidentyfikowano PEPTYDYLO-boronian MG262.,18 jednak związek ten jest nadal 2000-krotnie silniejszy w stosunku do proteasomu 20S.Podobnie jak w przypadku związków oksatiazolo-2-on, wykorzystanie pozostałości różniących się w homologach u ludzi może być konieczne do wytworzenia wysoce swoistego inhibitora Lon.

ADEPs trafnie demonstruje potencjał tego podejścia., Chociaż nie były one bezpośrednio testowane na ludzkim ClpP (hClpP), ADEPs są nietoksyczne dla komórek ludzkich do 25 µg ml-1, co sugeruje, że mają słabe, jeśli w ogóle, powinowactwo do enzymu ludzkiego.58 porównanie strukturalne E. coli (EcClpP) i hClpP popiera to pojęcie. Ich struktura szkieletowa jest w dużej mierze zachowana, a średnie odchylenie korzenia do kwadratu wynosi 0.,63 Å; 88 jednak inspekcja kieszeni hydrofobowej stosowanej do wiązania ADEP pokazuje, że hClpP ma kilka podstawień zmniejszających jego hydrofobowość (Asn55Pro, His60Tyr i His112Phe) wraz z inwersją ładunku (Glu56Lys) w dystalnej części rowka dokującego. Jest całkiem możliwe, że te zmiany zapobiegną wiązaniu ADEP w hClpP. Należy jednak zauważyć, że EcClpX, choć nie EcClpA, może aktywować hClpP.88 w każdym razie poszukiwanie leków wiążących mniej zachowane miejsc regulacyjnych może być kluczem do znalezienia wysoce specyficznych środków przeciwbakteryjnych.