Structuur-gebaseerde ontwikkeling van ribonucleoside trifosfaat analogen als inhibitoren van een bacterieel RNA polymerase

De opkomst van bacteriën die resistent zijn aan de huidige antibiotica is een wereldwijd publiek gezondheidsprobleem. Het gecontroleerd en beperkt gebruik van antibiotica wordt aanzien als een belangrijke strategie om het ontstaan van resistente bacteriën te verhinderen. Daarnaast is de ontwikkeling van nieuwe antibiotica essentieel. Er zijn reeds inhibitoren van het bacteriële RNA polymerase (RNAP) voorhanden. Rifampicin wordt toegepast bij infecties veroorzaakt door Mycobacterium tuberculosis and M. leprae, maar ook door andere Gram-negatieve and Gram-positieve bacteriën zoals Bacillus anthracis, de verwekker van het dodelijke anthrax. Een andere RNAP inhibitor, fidaxomicin, wordt gebruikt bij de behandeling van Clostridium difficile infecties.

Het verhinderen van de binding van de natuurlijke ribonucleoside trifosfaat substraten aan het bacterieel RNAP kan leiden tot de ontdekking van nieuwe klassen van antibiotica. Onze huidige nucleoside trifosfaat analogen zijn in staat om RNAP te inhiberen bij laag micromolaire concentraties. Een structuur-gebaseeerde benadering zal gebruikt worden om nieuwe, specifieke en potente inhibitoren van bacterieel RNAP te ontwikkelen. We zijn vroeger reeds betrokken geweest bij (i) structurele studies van het M. tuberculosis RNAP via single-partikel cryo-electron microscopie (cryo-EM) en X-stralen kristallografie, en (ii) de ontwikkeling en synthese van diverse nucleoside analogen via samenwerkingen met chemisten (zowel in huis als door internationale collaboraties).

In dit tweejarig project zullen hoge resolutie structuren van het grote RNAP complex van M. tuberculosis bepaald worden via cryo-EM en X-stralen kristallografie. Daarenboven zullen ook structuren onderzocht worden in complex met RNAP inhibitoren. In dit project zal een efficiënt structuur-gebaseerd platform opgezet worden dat ons zal toelaten om ribonucleoside trifosfaat analogen te ontwikkelen als antibacteriële geneesmiddelen.

Referenties

1.     Lin et al. Structural basis of Mycobacterium tuberculosis transcription and transcription inhibition. Mol. Cell 66:169-179 (2017).

2.     Lin et al. Structural basis of transcription inhibition by fidaxomicin (lipiarmycin A3). Mol. Cell 70:60-71 (2018).