sunt patru familii de proteolitice intracelulare complexe omniprezente în eubacteria: Lon, HslUV (ClpQY), ClpXP și FtsH. În plus față de aceste cinci, HtrA (DegP) este un periplasmic/proteolitice secretate de complex, întrucât procariote proteazomal este găsit numai în actinomicete. Structura, funcția și rolul în patogeneza fiecărei protează au fost revizuite anterior.,13, 17 mai Multe dintre aceste complexe au fost studiate ca potențiale antibacterian obiective, inclusiv Lon,18 ClpXP,19 HtrA20 și proteazomal.21 dintre acestea, ClpXP a fost investigat cel mai extensiv și este singurul complex pentru care au fost găsiți inhibitori naturali ai produsului până în prezent.

Complexul proteolitic clp

ClpPs sunt bine conservate la majoritatea speciilor bacteriene și au un rol important în turnover-ul proteic., În plus față de homeostazia proteinelor și degradarea proteinelor greșite, ClpP este, de asemenea, implicat în numeroase procese de reglementare prin direcționarea regulatorilor transcripționali și remodelarea proteomului.22, 23, 24, 25 într-adevăr, s-a constatat că ClpP are un rol cheie în reglarea proceselor precum diviziunea celulară, toleranța la stres, virulența, diferențierea morfologică și rezistența la antibiotice.22, 23, 24 rolul ClpP în aceste procese se bazează pe selecția strictă a substraturilor proteice, pe care le realizează prin restricționarea accesului la site-urile sale catalitice., Fiecare ClpP complex este format prin suprapunerea a două heptameric inele pentru a crea un tetradecamer (Figura 2).26 canalul format găzduiește 14 situri catalitice de serin protează care nu pot fi accesate fără trecerea prin deschiderile axiale. În plus, apo-ClpP adoptă o conformație inactivă, comprimată, în care triada catalitică este nealiniată.27 Controlul conformaționale activare și accesul la axială deschideri sunt Hsp100 proteine de la AAA+ superfamiliei de ATPases: Cipa sau ClpX în bacteriile Gram-negative și ClpC sau ClpX în Gram pozitive., Aceste accesorii ATPases forma hexameric inele de care se leaga tetradecamer axială fețele folosind tripeptide (L/I)GF motive care se încadrează în hidrofobe buzunare.28 Legarea în acest buzunar hidrofob reglează activitatea ClpP în două moduri: în primul rând, prin stabilizarea complexului într-o conformație activă, extinsă, cu triada catalitică aliniată și, în al doilea rând, prin desfășurarea substratului proteic., Atpazele AAA + interacționează cu țintele proteice, fie direct, fie printr-o proteină adaptoare cooperantă și utilizează energia furnizată de ATP pentru a desface substratul și a-l alimenta în porul central unde este hidrolizat într-o manieră independentă de energie. Deoarece proteinele pliate sunt altfel prea mari pentru a intra în canal, acești parteneri AAA+ reglează strâns care substraturi proteice sunt vizate pentru degresare.28

Figura 2

Mecanisme de a perturba ClpP proteolitice sistem., (a) ClpP tetradecamers (în roșu) locuințe serină proteolitice site-uri (afișat în verde) sunt strict reglementate de către Hsp100 Atpazei hexamers (afișate în albastru). (b–d) medicamentele (prezentate în galben) pot provoca perturbații într-unul din cele trei moduri, ducând la moartea celulelor sau la virulența redusă. Medicamente activarea Atpazei activitatea de ClpC1 în M. tuberculosis (d) sunt considerate să fie decuplați-o de la ClpP, inhibarea proteolizei sau duce la o creștere în proteine de degradare. O versiune color completă a acestei cifre este disponibilă la Journal of antibiotice journal online.,majoritatea speciilor bacteriene, inclusiv E. coli, Bacillus subtilis și Staphylococcus aureus, au o genă clpP care, împreună cu Atpazele AAA+ asociate, sunt neesențiale pentru viabilitatea celulară.25, 29, 30, 31, 32 Cu toate acestea, s-a observat că deleția clpP la aceste specii crește susceptibilitatea la antibiotice precum linezolid și rifampicină și scade virulența la agenți patogeni precum Listeria monocytogenes și S. aureus.,23, 33 pierderea virulenței în tulpinile cu deficit de ClpXP a fost legată de perturbații majore în nivelurile factorului transcripțional de virulență globală, cum ar fi rețeaua de reglementare sar/agr din S. aureus.23 Interesant, efectul de ClpP inactivare pe mai multe dintre aceste virulență reglementare pare a fi dependentă de tulpina și, mai mult decât atât, unele tulpini de S. aureus deficitare în ClpXP funcție par să fi scăzut sensibilitatea la vancomicină, daptomicină și β-lactamice.,34, 35, 36

În contrast cu cele mai multe bacterii, două sau mai multe copii ale clpP sunt găsite în actinobacteria și cianobacterii și cel puțin o copie funcțională este esențială pentru viabilitatea.37, 38 în Mycobacterium tuberculosis, clpP1 și clpP2 formează un operon și ambele gene sunt esențiale. Aceste izoforme lucrează împreună pentru a crea o funcțională de protează de stivuire ClpP1 și ClpP2 homoheptamers într-un heterotetradecamer.37, 39 din cele patru AAA+ Atpaze în M. tuberculosis, ClpX și ClpC1 sunt esențiale pentru viabilitate.,40, 41

Având în vedere rolul acesteia în viabilitatea celulară și virulență, la ClpP sistem este o tinta promitatoare pentru romanul antibacteriene cu trei mecanisme posibile pentru dereglementarea (Figura 2): inhibarea ClpP proteoliza, activarea ClpP proteoliza sau perturbare de partener AAA+ ATPases.poate că cea mai evidentă abordare a direcționării sistemului ClpP este dezvoltarea unui inhibitor activ al ClpP. Dovada principiului acestui mod de acțiune a fost demonstrată în S. aureus, Streptococcus pneumoniae și L., monocytogenes, în cazul în care knockouts clpP sunt în imposibilitatea de a provoca infecții ale pielii abcese, infecții pulmonare sau in vivo macrofage parazitism, respectiv.22, 42, 43 Această pierdere de virulență a fost asociat cu scaderea activitatii de extracelular proteaze, lipaze, DNases și α-gemolizinovoj în S. aureus, și α-listerolysin și listerial fosfolipazei în L. monocytogenes.eforturile de pionierat ale lui Böttcher și Sieber44 de a viza ClpP au dus la dezvoltarea unei serii de inhibitori ai β-lactonei., Inspirat de reactivitate a β-lactone găsit în natură, au sintetizat o bibliotecă de alkyne marcat cu instrumente financiare derivate (de exemplu, sub formă de Lactonă D3; Figura 3a), care au fost analizate în raport cu mai multe bacteriene proteomes. Click chimie pe eticheta alchină a fost folosit pentru a atașa un fluorofor și pentru a permite identificarea enzimelor reactive. În acest fel, ClpP a fost identificat ca o țintă foarte specifică care formează un aduct covalent între situsul său activ Ser98 și β-lactonă, inhibând astfel ireversibil activitatea proteolitică (figura 3b).,Caracterizarea ulterioară a demonstrat capacitatea β-lactonelor de a reduce activitatea factorului de virulență, inclusiv α-hemolizina și listerolizina, la S. aureus și, respectiv, L. Monocytogenes.45, 46 Această reducere în factori de virulență corelate cu capacitatea de optimizat β-lactonă schele (U1; Figura 3a) pentru a reduce semnificativ S. aureus infecții după administrarea subcutanată, într-un abces piele model și L. monocytogenes creștere în macrofage.46, 47 în plus, derivații β-lactonici (compusul 7; Figura 3A) S-au dovedit a fi printre grupul privilegiat de compuși capabili să intre în M., tuberculoza pentru a inhiba în mod eficient creșterea cu un MIC de 28 µg ml−1,48 în cele din urmă, totuși, stabilitatea plasmatică scăzută datorată hidrolizei rapide a esterului ciclic, care împiedică dezvoltarea clinică ulterioară.

Figura 3

ClpP inhibitori. (a) structuri chimice ale β-lactonelor și esterilor fenilici foarte activi. β-Lactona D3 a fost inițial utilizată ca sondă pentru inhibarea ClpP de către click chemistry și optimizarea ulterioară a dat β-lactonă U1. β-Lactona 7 a fost optimizată pentru M., inhibarea creșterii tuberculozei. (b) mecanismul inhibării situsului proteolitic activ al β-lactonelor prin modificarea covalentă a Serului98. Hidroliza complexului acil-enzimă este descrisă prin timpul său de înjumătățire. (c) Compararea stabilității, potenței și activității β-lactonei și fenilesterului. Reducerea hemolizei se referă la cea cuantificată prin curățarea pe plăcile de agar din sânge cauzate de culturile S. aureus. (ND, nedeterminată). O versiune color completă a acestei cifre este disponibilă la Journal of antibiotice journal online.,

Mai recent, Sieber și colleagues49 a descoperit o nouă clasă de puternic ClpP inhibitori, fenil esteri (AV170; Figura 3a). Descoperit cu ajutorul imparțial ecran de 137 000 de compuși sintetici într-un fluorogenic test pentru ClpP activitate, fenil esteri act de aceeași covalente modificarea Ser98 ca β-lactone., Interesant, unele enantiomeri sunt, de asemenea, posibilitatea de a declanșa deoligomerization de ClpP tetradecamer în heptamers, un aviz favorabil modul de acțiune având în vedere că conformaționale control de serină catalitic triada randamentele inactiv în ClpP e heptameric formă. În ciuda potenței îmbunătățite a fenil esterilor de inhibare a proteazei față de β-lactone, activitatea lor anti-virulență este redusă, deoarece acestea sunt capabile doar să diminueze și să nu elimine producția de α-hemolizină (figura 3c). Eforturile de creștere a potenței au evidențiat un compromis între stabilitate și reactivitate.,49

deși inhibarea ClpP arată promisiunea ca mecanism de acțiune, dezvoltarea ulterioară și descoperirea de noi schele este în mod clar necesară. Mai mult decât atât,având în vedere dovezi recente de rezistență la medicamente în anumite tulpini knock-out clpP, 34, 36 unele precauție pe această cale poate fi justificată.activarea sistemului de protează ClpP este o opțiune terapeutică deosebit de interesantă. Un semn distinctiv al proteazelor intracelulare este reglementarea strictă a activității pentru a evita degradarea proteinei țintă. În eucariote, acest lucru este adesea realizat prin compartimentarea în organele., În schimb, bacteriile au dezvoltat complexe proteice stricte de reglementare pentru a controla activitatea proteazei. Prin activarea activității proteolitice pentru a degrada fără discriminare proteinele, un medicament ar putea provoca moartea celulelor nu numai la acele specii în care ClpP este esențial, ci și la cele în care ClpP este dispensabil. Mutații abolirea ClpP de activitate, în timp ce, teoretic, conferă rezistență, ar fi fatal în celule unde ClpP este esențială și afecta virulență în celule unde ClpP este indispensabilă., În cele din urmă, modul de acțiune fără precedent prin activare, mai degrabă decât inhibarea țintei sale, poate permite ca un astfel de medicament să fie eficient împotriva celulelor persistente latente.

Serendipitous dovada de principiu a acestui mecanism unic de acțiune a fost raportat cu descoperirea de acyldepsipeptides (ADEPs; Figura 4a). ADEPs fost descrisă pentru prima dată într-un brevet, în 1985, ca ‘A54556 complex, un grup de opt strâns legate compuși produs de Streptomyces hawaiiensis NRRL15010.50 ClpP a fost identificat ca fiind ADEP moleculară țintă în 2005, când Brötz-Oesterhelt et al.,51 a aplicat genomica inversă unei tulpini de E. coli rezistente la ADEP pentru a identifica determinantul rezistenței ca o mutație în ClpP care o face inactivă. Această constatare a sugerat că ADEPs activează ClpP, provocând degradarea inadecvată a proteinelor. Într-adevăr, studiile in vitro de măsurare scindarea fluorogenic peptide și in vivo proteomice analiza a confirmat că ADEP-activat B. subtilis ClpP a fost capabil de a degrada proteinele independent de AAA+ regulament sau hidroliza ATP.,51

Figura 4

ClpP Activatori. (a) structuri Chimice de produs natural ClpP activatori ADEP1 și sclerotiamide, și optimizat sintetice ClpP activator ACP1b. (b) structura de Cristal de E. coli ClpP tetradecamer în complex cu ADEP (PPB 3MT6)55 Stivuire heptamers sunt prezentate în lumină/întuneric în culori, ClpP monomeri sunt afișate alternativ în roșu și albastru, și ADEP molecule sunt afișate în verde., (c) structuri reprezentative ale SAR ADEP culminând din mai multe eforturi de chimie medicinale. Sunt enumerate microfoanele împotriva lui S. aureus.54 (d) Locul de andocare ADEP la interfața a doi monomeri ClpP, prezentați în roz deschis/albastru. Nitrogenii sunt marcați cu albastru închis, în timp ce oxigenii sunt marcați cu roșu. Două legături h transanulare raportate sunt afișate prin linii punctate galbene. O versiune color completă a acestei cifre este disponibilă la Journal of antibiotice journal online.,

Introspecție în această pierdere de regulament au fost furnizate de către structuri cristaline de ADEP-activat ClpP de E. coli, B. subtilis, M. tuberculosis și Neisseria meningitidis (Figura 4b).52, 53, 54, 55 O ADEP molecule se leagă la fiecare monomer în ClpP tetradecamer în același buzunar hidrofob, care este utilizat de către AAA+ ATPases, inhibând astfel interacțiunea lor (Figura 4d).,52, 55, 56 Obligatoriu imita Atpazei e conformaționale controlul ClpP, inducerea de aliniere a serinei triada catalitică și un corp rigid rotație a ClpP monomeri, lărgirea axial porilor de 10-12 Å la 20 Å în E. coli.27, 52, 55 un mecanism de închidere este, de asemenea, furnizat de domeniile n-terminale, care se deplasează de la o conformație în jos sau închisă la o conformație în sus sau deschisă la legarea ADEP.,52, 55 ADEP de activare nu permite stabil pliat proteine pentru a fi degradat, deoarece acestea sunt încă prea mari pentru a intra ClpP axială lumen, dar nu permite instabil proteine și formare lanțuri în curs de dezvoltare din ribozomului să fie degradat, mai ales dacă acestea ori încet.57 se consideră că moartea celulelor este rezultatul acestei degradări nediscriminatorii, precum și inhibarea funcției normale a ClpP.Adep-urile sunt active împotriva unei game de bacterii Gram-pozitive, incluzând S. aureus (MRSA) rezistent la meticilină, rezistent la vancomicină și s rezistent la penicilină., pneumoniae, precum și agenții patogeni Gram-negativi N. meningitidis și Neisseria gonorrheae.51, 54 Semisintetic ADEP derivate sunt eficiente împotriva Enterococcus faecalis, S. aureus și S. pneumoniae la șoarece și șobolan modele cu activitate superioară linezolid,51 și activitate împotriva MRSA într-un murin periotinitis model este superior la vancomicină.58 în special, rezistența la ADEPs se dezvoltă cu o frecvență de până la 10-6 la aceste specii bacteriene prin mutații care diminuează funcția ClpP, care este neesențială., Cu toate acestea, folosind mutanții clpP ca avantaj, terapiile combinate de ADEP și rifampicină s-au dovedit a eradica complet o populație MRSA rezistentă la vancomicină in vitro.59

chiar mai promițătoare este capacitatea ADEPs de a elimina celulele persistente.59 Conlon și colab.59 a descris pentru prima dată această proprietate atunci când un ADEP a ucis în mod eficient atât faza staționară S. aureus, cât și persistența S. aureus rămasă după tratamentul cu ciprofloxacină. Această constatare are implicații pentru utilizarea ADEPs împotriva infecțiilor latente de tuberculoză cauzate de persistenții M. tuberculosis toleranți la medicamente., Până în prezent, activitatea împotriva M. tuberculosis persisters nu a fost descris, dar ADEPs au fost prezentate pentru a încetini creșterea de M. tuberculosis atunci când sunt combinate cu doi inhibitori ai pompei de eflux, rezerpina și verapamil.39

Deși ADEPs sunt piste promițătoare pentru droguri candidați, acestea au efecte farmacologice proprietăți, inclusiv slabă solubilitate în apă, rapidă clearance-ul sistemic și instabilitate chimică.51, 60 în urma descoperirii modului de acțiune ADEPs, un program SAR de chimie medicinală a fost lansat de Bayer AG, pentru a dezvolta un derivat mai stabil și mai puternic al ADEP., Acest efort a dus la dezvoltarea de ADEP4, un extrem de puternic ADEP1 derivate cu trei modificări importante: Phe este înlocuit de 3,5-difluorophenylalanine, care este gandit pentru a forma H obligațiuni cu ClpP, acil polien este înlocuit de un α,β-nesaturate hexenoyl coada pentru a îmbunătăți stabilitatea și N-MeAla se înlocuiește cu pipecolate, care crește ADEP i rigiditate.Activitatea 60 a ADEP4 a fost îmbunătățită în continuare de Carney și colab.61 prin înlocuirea Ser cu Allo-Thr și Pip cu 4-MePip pentru a rigidiza în continuare ADEP., Prin cuantificarea hidrogen-deuteriu ratele de schimb folosind spectrul 1H RMN, rigidification de ADEP molecula a fost demonstrat de a consolida transannular H obligațiuni, reducând astfel entropic costurile de legare la ClpP. Derivatul ADEP al lui Carney are o potență de 600-1200 de ori mai mare decât ADEP1 împotriva agenților patogeni Gram-pozitivi.61

În ciuda potenței crescute a acestor derivați ADEP, ei încă au activitate limitată împotriva bacteriilor Gram-negative și sunt îndepărtați eficient din celulă prin eflux activ, în special în M. tuberculosis.,39, 62 numeroase alte eforturi de chimie sintetică au explorat motive pentru a depăși aceste limitări, dar majoritatea au dus la o activitate diminuată (figura 4c).54, 63, 64, 65, 66, 67 având în vedere legarea intimă a ADEP în buzunarul său hidrofob, acest rezultat este probabil previzibil și sugerează că modificarea pe schela ADEP ar fi putut ajunge într-un impas.două ecrane de mare capacitate au fost montate pentru a identifica activatorii ClpP noi.65, 68 ambii activatori de molecule mici identificați ai E., coli ClpP prin utilizarea unui test in vitro de măsurare crește în fluorescență cauzate de clivaj de izotiocianat de fluoresceină–cazeină, un model de substrat pentru ClpP. În primul rând, Leung și colab.65 60 000 de substanțe chimice sintetice asemănătoare drogurilor, identificând cinci compuși denumiți ACP1-5 (Figura 4a). Cel mai activ dintre acești compuși au fost de 10-20 de ori mai puternic decât ADEP1 la activarea ClpP și afișate doar modest activitate antibacteriană, chiar și în prezența permeabilizing agenți. Lavey și colab.,68 în loc ecranate >20 450 fungice și bacteriene extracte sau a metaboliților și a identificat un singur ClpP activator, sclerotiamide (Figura 4a). Acest paraherquamide legate de indolinone a fost de 73 ori mai puternic decât ADEP1 la activarea EcClpP și nu a reușit să inhibe creșterea efluxului deficit de E. coli sau Pseudomonas aeruginosa.

în Ciuda limitat efficacies de Acp și sclerotiamide, aceste studii oferă roman schele pentru derivatizarea și deschide ușa pentru studii viitoare pentru a identifica ClpP activatori., S-ar putea imagina, de exemplu, identificarea site-urilor alternative de legare a activării pe ClpP. ClpP regulamentul implică nu numai controlul de substrat intrare prin lărgirea porilor la AAA+ Atpazei asociere, dar, de asemenea, formarea de serină situsului catalitic prin oligomerizarea în tetradecamers.69 poate că o moleculă mică care a indus formarea situsului activ, menținând în același timp ClpP ca heptamer, ar putea permite accesul ușor la acest sit activ prin substraturi nediscriminate.,deoarece ClpP se bazează pe AAA + ATPases pentru a selecta și a desfășura substraturi proteice, perturbarea acestor parteneri poate, de asemenea, să deregleze sistemul proteolitic ClpP. În special, acest lucru este valabil în cazul M. tuberculosis, unde Atpazele ClpC1 și ClpX sunt esențiale pentru viabilitatea celulară.40, 41 într-adevăr, fiecare dintre cei trei compuși care vizează ClpC1 caracterizați până în prezent au fost descoperiți prin screening-ul extractelor naturale de produse pentru activitatea anti-M. tuberculosis., Primul dintre acestea care trebuie descoperit este cyclomarin A( cymA), o heptapeptidă ciclică produsă de bacteria marină Streptomyces sp. CNB-982 (figura 5a).70 deși a fost descris în 1999 ca un agent antiinflamator puternic cu citotoxicitate împotriva celulelor canceroase, abia în 2011 a fost descoperită activitatea împotriva M. tuberculosis în timpul unui ecran natural de celule întregi.71 într-o primă încercare de a identifica ținta moleculară a lui cymA, a fost luată o abordare genomică inversă. Cu toate acestea, după nici o rezistență spontană M., mutanții tuberculozei ar putea fi recuperați, cromatografia de afinitate a fost folosită în schimb pentru a arăta că cymA vizează ClpC1 cu specificitate ridicată. Ulterior co-crystalization de cymA cu ClpC1 e N-terminal identificate reziduuri de important pentru legarea și, în ciuda incapacitatea de a genera spontan mutante rezistente, a permis crearea a ClpC1 mutanți care conferă rezistență la cymA.72

Figura 5

ClpC1 Activatori. (a) structurile chimice ale cimei, ecumicinei și lassomicinei., Aminoacizii de bază sunt arătați în roșu, iar alifatici/aromatici sunt arătați în albastru. (b) structura cristalină a domeniului M. tuberculosis N-terminal al ClpC1 (PDB 3WDC). Distincte site-uri de legare de fiecare activator sunt demonstrate de locație reziduuri implicate în activator obligatoriu, se arată în galben (lassomycin), albastru (cyclomarin) și roșu (ecumicin). O versiune color completă a acestei cifre este disponibilă la Journal of antibiotice journal online.

În 2014, ecumicin, un macrociclici tridecapeptide de Nonomuraea sp., MJM5123,73 și lassomycin, 16 membri lasso-peptide din Lentzea kentuckyensis sp.,74 au fost izolate atât prin screening – ul extractelor brute de actinomicete (figura 5a). Domeniul N-terminal al ClpC1 a fost identificat ca țintă moleculară a acestor compuși prin genomica inversă pe mutanți rezistenți spontani. În ciuda cymA, ecumicin și lassomycin schimbul unui obiectiv comun, caracterizarea structurală și poziția de mutații care conferă rezistență la fiecare compus sugerează că fiecare se leagă la o poziție ușor diferită pe domeniul N-terminal al ClpC1 (Figura 5b)., De exemplu, în contrast cu cymA și ecumicin, lassomycin este foarte de bază, care conțin mai multe Arg reziduuri, și docuri într-o extrem de acide regiunea de ClpC1.74

CymA, ecumicin și lassomycin sunt bactericide împotriva replicarea M. tuberculosis, o serie de alte specii micobacteriene, și multirezistente M. tuberculosis. Foarte important, ele sunt, de asemenea, active împotriva nonreplicării M. tuberculosis. În concordanță cu lipsa de esențialitate a Atpazelor AAA+, fiecare nu are activitate împotriva altor specii Gram-pozitive și Gram-negative, cum ar fi S. aureus și P. aeruginosa., Această specificitate are beneficii, deoarece le lipsește și activitatea împotriva membrilor comensali ai microbiotei umane.pentru a provoca moartea celulelor în M. tuberculosis, ecumicina și lassomicina par să stimuleze activitatea ATPazei, dar să o decupleze de degradarea proteinelor.73, 74 În acest mod, degradarea unor substraturi naturale este inhibată și duce la acumularea și toxicitate, similar cu acțiunile atât ClpP inhibitori și activatori în M. tuberculosis., În contrast cu ecumicin și lassomycin, cymA a fost sugerat pentru a crește proteine de degradare, fapt demonstrat de o scădere în LeuAspAsp tripeptide-a etichetat proteina fluorescentă verde fluorescenta vizate să ClpC1 pe incubare cu cymA.71 cu toate Acestea, este posibil ca această scădere în fluorescență este rezultatul proteina fluorescentă verde desfășurarea de ClpC1, mai degrabă decât de degradare și cymA poate, prin urmare, au același mecanism de decuplare ca ecumicin și lassomycin., Mai multe întrebări rămân fără răspuns în legătură cu mecanismul de acțiune al acestor medicamente, inclusiv efectele lor asupra proteine desfășurare și cum Atpazei activitate este stimulată și de proteoliza inhibat, de exemplu, prin inhibarea interacțiunii cu ClpP1P2. În plus, caracterizarea este încă în curs de desfășurare pentru încă un ClpC1 inhibitor descoperit recent, rufomycin analog RUF-I. 75

în Ciuda potență relativ mare de cymA, ecumicin și lassomycin împotriva M. tuberculosis, optimizarea proprietăților farmacologice este necesar., De exemplu, cymA prezintă clearance hepatic și un timp de înjumătățire scurt la șoareci, iar ecumicina are solubilitate limitată și absorbție intestinală slabă.13, 73 sinteze totale recente și optimizarea fermentației pot ajuta la aceste evoluții.76, 77, 78

Deși medicamente care vizează ClpC1 sunt o posibilitate interesanta pentru anti-M. tuberculosis therapeutics, în general, nu au activitate bactericidă împotriva altor specii decât actinobacteria., La aceste specii în cazul în care ClpP și asociate AAA+ ATPases sunt dispensabile, este posibil că vizează aceste ATPases ar fi antivirulence efecte similare cu cele observate cu ClpP inhibitori. Cu toate acestea, un astfel de compus ar trebui probabil să poată viza mai mulți parteneri ATPase pentru a avea un efect la fel de răspândit ca acțiunea directă asupra ClpP. Aceste potențiale antivirulence efecte nu au fost investigate pentru cymA, lassomycin sau ecumicin.,

Realizarea specificitatea

De bacterii proteolitice complexe, dar toate HslUV are un om ortholog și multe sunt, de fapt, intens studiate ca potențiale împotriva cancerului obiective. De exemplu, mitocondriale proteaze LONP1, ClpXP și m-AAA (FtsH homolog) au roluri importante în controlul de calitate în mitocondrii, în special în timpul respirației stres.79 mutații în m-AAA sunt, de asemenea, implicate în paraplegia spastică, o boală neurodegenerativă ereditară.80 ca atare, este vital ca agenții antimicrobieni să poată viza în mod specific homologul lor bacterian.,în cazul inhibitorilor de protează care urmăresc să acționeze ca substraturi suicidare, atingerea specificității poate fi dificilă, datorită mecanismelor catalitice conservate. Într-adevăr, o lipsă de specificitate a fost întâlnită în eforturile de a dezvolta inhibitori atât ai proteazomului procariot, cât și ai proteazei bacteriene Lon. Proteazomul procariot din M. tuberculosis reprezintă o țintă promițătoare pentru inhibiție, deoarece este dispensabil pentru creștere in vitro, dar este esențial pentru supraviețuirea stresului oxidului nitric81 și persistența la șoareci.,62, 82 mai Multe încercări au fost făcute pentru a dezvolta un medicament împotriva micobacteriene proteazom, de obicei, ca peptidyl epoxyketones, aldehide sau boronates, dar cele mai multe inhiba mamifere proteazomal mai puternic decât cea a M. tuberculosis.83 Selectivitate nu este fără precedent, cu toate acestea, după cum sa demonstrat prin descoperirea oxathiazole-2-one compuși GL5 și HT1171 (Figura 6). Acești compuși sunt bactericizi împotriva M. care nu reproduce, tuberculoza tratată cu subinhibitory niveluri de azotic oxide21 și au >1000 ori mai mare activitate împotriva micobacteriene peste umane proteasomes. Se consideră că specificitatea este conferită de interacțiunea medicamentului cu reziduurile din afara locului activ care nu sunt conservate în proteasomii mamiferelor.21

Figura 6

M. tuberculosis inhibitori de proteazom de oxathiazole-2-o familie.,

Lon, de asemenea, face pentru o tinta promitatoare, ca el a fost implicat în formarea de biofilm, motilitatea și toleranță la stres, și mutanți au dovedit a fi redus colonizarea și virulență la Salmonella enterica serotip Typhimurium, Actinobacillus pleuropneuoniae, Vibrioni de holeră și P. aeruginosa.84, 85, 86, 87 În doar efortul de a data a identifica bacteriene Lon inhibitori inhibitori de proteazom au fost proiectate in vitro și peptidyl boronate MG262 a fost identificat.,18 cu toate acestea, acest compus este încă de 2000 de ori mai puternic față de proteazomul anilor 20.18 la fel ca în cazul compușilor oxatiazol-2-onă, este posibil să fie necesar să se profite de reziduurile divergente la omologi pentru a dezvolta un inhibitor de Lon foarte specific.

specificitatea poate fi, de asemenea, obținută prin deplasarea în afara situsului activ catalitic în situsurile de legare care perturbe funcția proteazei, dar sunt slab conservate între ortologii umani și bacterii. ADEPs demonstrează în mod adecvat potențialul acestei abordări., Deși nu au fost testate direct pe om ClpP (hClpP), ADEPs sunt non-toxice pentru celulele umane până la 25 µg ml−1, ceea ce sugerează că acestea au săraci, dacă este cazul, afinitate pentru enzimei umane.58 comparația structurală dintre E. coli (EcClpP) și hClpP susține această noțiune. Structura coloanei vertebrale este în mare parte conservată, cu o abatere medie pătrată a rădăcinii de 0.,63 Å;88 cu toate acestea, inspecția de buzunar hidrofob folosit pentru ADEP obligatoriu arată că hClpP are mai multe substituții reducerea hidrofob (Asn55Pro, His60Tyr și His112Phe), împreună cu o taxă de inversiune (Glu56Lys) în porțiunea distală de andocare groove. Este foarte posibil ca aceste modificări să împiedice legarea ADEP în hClpP. Ar trebui remarcat, totuși, că EcClpX, deși nu EcClpA, poate activa hClpP.88 în orice caz, căutarea de medicamente care leagă site-uri de reglementare mai puțin conservate poate fi cheia pentru a găsi antibacteriene foarte specifice.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *