De karakterisatie en exploitatie van het mycothiol redox systeem van Mycobacterium tuberculosis. (IWT481)

In het eindrapport van Europese commissie ter voorbereiding van het volgende Framework programma staat duidelijk te lezen dat de onderzoeksgebieden als Malaria, HIV/AIDS en Tuberculose meer aandacht nodig hebben in de toekomst [1]. Met ons project willen we een bijdrage leveren bij het zoeken naar nieuwe doeleiwitten en nieuwe drugs ter bestrijding van tuberculose (TB). TB heeft een enorm dodentol, om de 20 seconden sterft er iemand aan TB. TB wordt veroorzaakt door Mycobacterium tuberculosis [2]. M. tuberculosis is zeer inventief, en weet de huidige drugs te omzeilen. Daardoor ontwikkelen zich al maar meer multi- en extreem drug resistente stammen. Door de opkomst van resistente stammen, is het noodzakelijk om het portfolio aan drugs uit te breiden. Er zijn vandaag de dag al meerdere drugs op de markt gericht tegen de celwandsynthese, en tegen nucleinezuursynthese van M. tuberculosis [3]. In de zoektocht en de design van nieuwe drugs, zoek je naar unieke reactiewegen karakteristiek voor M. tuberculosis en duidelijk verschillend van de mens. Zulk een reactieweg is de mycothiol redox reactieweg in M. tuberculosis. M. Tuberculosis gebruikt mycothiol om het redoxpotentiaal in de cel op peil te houden, terwijl bij de mens glutathione deze taak op zich neemt [4]. Structureel zijn mycothiol en glutathione totaal verschillende moleculen. Glutathione is een tripeptide bestaande uit cysteine, glycine en gamma-glutaminezuur, daarentegen is mycothiol een suikerthiol bestaande uit cysteine, inositol en N-glucosamine [5]. Door deze structurele verschillen zijn de enzymen betrokken in beide reactiewegen ook erg verschillend. In dit project richten we onze aandacht op mycoredoxine. Dit nieuw enzyme maakt deel van een pas geidentificeerde mycothiol redox reactieweg en kan beschouwd worden als de glutaredoxine anloog in Actinobacteriën [6]. Mycoredoxine maakt deel uit van de mycothiol redox reactieweg en speelt bovendien een belangrijke rol in de bescherming tegen oxidatieve stress. Mycothiol beschermt eiwitten tegen ongewenste oxidatie door op thiolen van cysteines in eiwitten reversibele te binden en een mixed disulfide te vormen. Tijdens deze mycothiol beschermende fase zijn al deze enzymen inactief. Mycoredoxine zal zeer specifiek de mycothiol groep van het enzyme verwijderen waardoor het enzyme geactiveerd wordt. Preliminaire experimenten hebben reeds aangetoond dat mycoredoxine geen glutathione herkent en dat dit enzyme heel specifiek is voor mycothiol. Het idee is om die mycothiolverwijderingsreactie specifiek te blokkeren, zodat we op die manier enzymes betrokkken in verschillende metabolische en energetische circuits in M. tuberculosis lam leggen en M. tuberculosis uitschakelen.

In de zoektocht naar mogelijke doeleiwitten van de mycoredoxine reactieweg en drugs dienen we deze electronentransferweg in een testbuisje opnieuw samenstellen. Dit is nu net de expertise van het lab van Dr. Joris Messens, waar ik mijn onderzoekproject ga uitvoeren [6] [7-9]. Met behulp van deze in vitro mycothiol redox reactieweg kunnen we niet alleen deze reactieweg bestuderen, maar ook een heel gamma aan organische verbindingen screenen op een eventueel inhiberend effect. Deze organische verbindingen zullen we bovendien ook testen op een M. tuberculosis cultuur en kunnen zo de basis vormen van een nieuw type drug tegen M. tuberculosis. Bovendien is de structuur en het reactiemechanisme van mycoredoxine nog niet gekend en kan deze kennis bijdragen tot een meer rationele ontwikkeling van een drug die mycoredoxine inhibeert. Verder is er tot op heden nog geen enkel enzyme waarmee mycoredoxine interageert geïdentificeerd.

Trefwoorden:Holography, Non-Linear Optics, Photonics, Optival Instrumentation, Optical Computing, Semiconductor Technology, Optical Switches And Modulators, Optical Fibre Sensors, Optical Measurements, Optical Materials, Optical Interconnects, Vcsels, Optical Instrumentation, Micro-Optics, Opto-Electronic Devices, Plastic Photonics

Disciplines:Fysica, Elektrotechniek en elektronica, Wiskunde en statistiek