Neue TrmD-Inhibitoren aus Actinobakterien zur Bekämpfung Gram-negativer Krankheitserreger

• Antragstellerin: Dr. Chantal Bader
• Fachliche Zuordnung: Pharmazie ; Biologische und Biomimetische Chemie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 501989175

Durch die Ausbreitung von multiresistenten Keimen sind Infektionskrankheiten wieder zu einer großen Bedrohung für das globale Gesundheitssystem geworden, weshalb die Entwicklung innovativer Antiinfektiva mit neuartigen Wirkmechanismen dringend erforderlich ist. Die Methyltransferase TrmD ist eine vielversprechende Zielstruktur zur Entwicklung von Antibiotika gegen Gram-negative Bakterien. Sie ist für die Methylierung der tRNA verantwortlich und damit entscheidend für eine korrekt verlaufende Proteinbiosynthese, insbesondere im Rahmen der Synthese von Membranproteinen. In medizinalchemisch geprägten Ansätzen wurden bereits TrmD-Inhibitoren mit ausgezeichneten Proteinaffinitäten identifiziert, welche jedoch eine schlechte Zellpermeabilität aufwiesen und sich daher nicht als Arzneimittelkandidaten qualifizierten. Unser Ziel ist es nun, TrmD inhibierende Naturstoffe (NPs) mittels eines zellbasierten Assays zu identifizieren, welche bereits evolutionsbedingt hinsichtlich ihrer pharmakokinetischen und pharmakodynamischen Eigenschaften optimiert wurden. Daher wird die 74.777 Extrakten und Fraktionen umfassende Naturstoffbibliothek am Scripps Research Institute derzeit im Shen-Labor unter Verwendung eines auf Escherichia coli tolC+-Zellen basierenden dualen Assays untersucht. Das vorgeschlagene Projekt soll sich auf die anschließende Dereplikation, Isolierung und strukturelle Charakterisierung der fünf besten Hits aus diesem Screening konzentrieren. Native Massenspektrometrie als hochmoderne Analysetechnik wird dazu beitragen, TrmD-inhibierende NPs in den komplexen aktinobakteriellen Extrakten zu identifizieren. Durch die Sequenzierung der Hit-Stamm Genome sollen außerdem die für die aktiven NPs kodierenden Biosynthesegencluster, sowie potenzielle Resistenzgene der Produzenten identifiziert werden. Sobald die reinen NPs zur Verfügung stehen, soll ihr Potenzial als Antibiotika der nächsten Generation gegen Gram-negative Bakterien anhand einer breiteren Palette von Krankheitserregern bewertet werden. Darüber hinaus werden wir eine der neuen NP-Klassen für eine eingehende Analyse ihres biosynthetischen Ursprungs auswählen und damit die Voraussetzungen für die Entwicklung von Designer-Analoga mit verbesserter in-vivo-Aktivität mittels synthetischer Biologie zu schaffen.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Ben Shen, Ph.D.