Ontwikkeling van nieuwe antimicrobiële middelen: Rationeel design van polyomavirus en mycobacteriële inhibitoren

Onbehandelbare infecties vormen een aanzienlijke financiële en medische last voor de samenleving. Mycobacterium tuberculosis (Mtb) en het Babikir Kurdi virus (BKV) zijn twee endemische infecties die al meer dan 60 jaar bestaan. Beide vormen tot op de dag van vandaag nog een voortdurende uitdaging voor de volksgezondheid. In dit proefschrift werden nieuwe lead compounds tegen beide infecties ontdekt en beschreven. In het eerste deel richtte het proefschrift zich op de bacteriële infectie Mycobacterium tuberculosis, de bacterie verantwoordelijk voor tuberculose. Het succes van deze vreselijke ziekte is te danken aan het opmerkelijke overlevingsvermogen in de longen van de gastheer waar het de natuurlijke afweermechanisme weet te omzeilen. Mycothiol, het unieke low molecular weight thiol (LMWT), is een vitaal molecuul voor de redoxhomeostase van de bacterie. Verstoring van deze homeostase maakt de bacterie gevoeliger voor zowel het immuunsysteem van de gastheer als de huidige geneesmiddelen. In de thesis werd een nieuwe lead compound gesynthetiseerd die gericht is tegen de biosynthetische route van Msh. Om dit doel te bereiken werden de overeenkomsten tussen cysteïneligase, een belangrijk eiwit dat de voorlaatste stap in deze biosynthetische route uitvoert, en verschillende klasse I tRNA synthetasen benut. Deze laatste eiwitten zijn al bekende doelwitten voor de ontwikkeling van antibacteriële middelen. Verschillende analogen gebaseerd op een eerder ontdekte structuur werden gesynthetiseerd. Deze verbindingen werden vervolgens gebruikt om de eerste volledige kristalstructuur van MshC met een ligand op te helderen.

Het tweede deel van het proefschrift richtte zich op de virale BKV-infectie. BKV is de veroorzaker van Polyomavirus geassocieerde nefropathie en hemorragische cystitis bij nier- en stamceltransplantatie patiënten. De ontwikkeling van een effectieve behandeling wordt belemmerd door het gebrek aan geschikte antivirale doelwitten. Omdat BKV een niet-omhuld virus is, bieden capside-blokkers een interessante methode voor de ontdekking van nieuwe BKV-remmers. Het capside van BKV bestaat uit 72 VP1 pentameren, die elk gestabiliseerd worden door de C-terminale arm van naburige pentameren. Een kristallografische screening van de VP1 pentameer onthulde zes nieuwe pockets die zich allemaal aan de rand van verschillende belangrijke eiwit-eiwit interacties bevinden. In de thesis werden de verschillende pockets verder onderzocht door middel van structure based drug design. Uit dit eerste onderzoek bleek dat de F50- en R92-pockets uitstekende plaatsen waren voor het verder ontwikkelen van een lead compound. Dit onderzoek werd uitgebreid door twee fragmenten gericht tegen deze respectievelijke pockets aan elkaar te koppelen. Het genereren van de linkers werd ondersteund door DeLinker, een open-source artificieel intelligentieprogramma. Vervolgens werden de effecten van de verbindingen op de assemblage van het virale capside geëvalueerd, dewelke deze succesvol kon afremmen.