Untersuchung der Biosynthese und Funktion von Oxazolonen in Mycobacterium tuberculosis

• Antragstellerin: Dr. Julia Kleetz
• Fachliche Zuordnung: Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 515015803

Mycobacterium tuberculosis (Mtb), der Erreger der Tuberkulose (TB), hat im vergangenen Jahr mehr Todesfälle verursacht als jeder andere bakterielle Erreger. Weiterhin tragen ~25 % der Weltbevölkerung das Bakterium als asymptomatische, latente Infektion in sich. Neue Therapeutika werden dringend benötigt, insbesondere angesichts der Zunahme arzneimittelresistenter Stämme und der Toxizität der derzeitigen Behandlungen. Der Erfolg von Mtb als Krankheitserreger ist zum Teil auf sein katabolisch und biosynthetisch hochentwickeltes Programm für den Lipidstoffwechsel zurückzuführen. Mtb synthetisiert eine Reihe von ungewöhnlichen Lipiden, von denen einige eine Rolle bei der Pathogenität und Persistenz haben. Die Identität und die Rolle vieler dieser Lipide sind jedoch noch unbekannt. Die Forschungsgruppe, in der dieses Projekt durchgeführt wird, hat kürzlich zwei Gencluster in Mtb entdeckt, die für die Biosynthese verschiedener acylierter Oxazolone kodieren: Rv1356c-Rv1355c und Rv2336-Rv2337c-Rv2338c kodieren für die Biosynthese von Valeryl-Tryptazolon (C5-Tryptazolon) bzw. Lauroyl-Tyrazolon (C12-Tyrazolon). Acylierte Oxazolone sind eine ungewöhnliche, wenig charakterisierte Klasse von Lipiden. Die an der Biosynthese von C12-Tyrazolon beteiligten Gene wurden jedoch bereits als wichtig für die Pathogenese von Mtb beschrieben, und eines der Biosyntheseenzyme als Angriffspunkt für eine wirksame Anti-TB-Mittel vorgeschlagen. Die Gene der beiden Cluster kodieren für drei Enzymaktivitäten: eine Acyltransferase, die die N-Acylierung einer aromatischen L-Aminosäure katalysiert; eine Flavin-abhängige Oxidase (FDO), die als Desaturase fungiert; und ein ThiF, welches die Zyklisierung der N-Acyl-Aminosäure zur Bildung des Oxazolons katalysiert. Im Rv1356c-Rv1355c-Cluster kommt ThiF-FDO als Fusionsprotein vor. Das Gesamtziel des Projekts besteht darin, die Biosynthese und Funktion der Oxazolone aufzuklären. Die genauen Ziele sind: (1) Charakterisierung der biosynthetischen Enzyme; (2) Bestimmung der physiologischen Rolle der Oxazolone; und (3) Prüfung des Potenzials der Enzyme als therapeutische Ziele. Diese Ziele werden mit Hilfe eines multidisziplinären Ansatzes aus den Bereichen Biochemie, Enzymologie, Molekulargenetik, Mikrobiologie, Strukturbiologie und Metabolomik erreicht. Ein besseres Verständnis der biosynthetischen Enzyme, der Oxazolone und ihrer Rolle bei der Pathogenese wird die Entwicklung neuer Therapeutika ermöglichen. Darüber hinaus wird die hier vorgeschlagene Forschung unser Verständnis einer neuen Klasse von Lipiden sowie mehrerer Enzym-Superfamilien erheblich verbessern.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: Kanada
• Gastgeber: Professor Dr. Lindsay Eltis, Ph.D.