Penicilin vezoči proteini (PBP) so znane in validirane tarče za razvoj novih protimikrobnih učinkovin. Klinično najpomembnejši inhibitorji PBP so beta-laktami, ki zavirajo transpeptidazno aktivnost PBP s kovalentno inhibicijo (z aciliranjem), ki pozroči smrt bakterij. Pri nekaterih na antibiotike odpornih bakterijah se je odpornost razvila s spremembo aktivnega mesta PBP, ki povzroči zmanjšanje acilacijske sposobnosti beta-laktamov in s tem njihovo neučinkovitost. Zaradi tega smo našo pozornost usmerili v razvoj novih nekovalentnih inhibitorjev PBP. Domačo banko spojin smo rešetali na tri PBP iz na peniciline odpornih bakterij: PBP2a iz na Meticilin odporne Staphylococcus aureus (MRSA), PBP2x iz Streptococcus pneumoniae 5204 in PBP5fm iz Enterococcus faecium D63r. Spojino zadetek, ki smo jo odkrili na ta način, smo nato uporabili kot izhodišče za računalniško iskanje podobnih spojin in našli še dodatne nove inhibitorje. Dve spojini sta imelidobro inhibitorno delovanje na PBP2a in PBP2x 5204, kakor tudi dobro in-vitro protibakterijsko delovanje proti panelu po Gramu pozitivnih bakterij. Odkrili smo torej nove nekovalentne inhibitorje PBP, ki predstavljajo dobro izhodišče za razvoj učinkovin, kibi delovale na na penicilin odporne bakterije.
COBISS.SI-ID: 3007857
D-alanin:D-alanin ligaza (Ddl) je esencialen od ATP odvisen bakterijski encim udeležen pri biosintezi peptidoglikana. Odkrivanje novih inhibitorjev nekompetitivnih z ATP se je izkazalo za zahtevno, ker je v ligazi Ddl bimolekularno vezavno mesto za D-alanin zelo majhno in obenem težko dostopno za večje molekule. Razlog gre iskati v tem, da je katalitično aktivna konformacija encima Ddl zaprta. S pomočjo molekulske dinamike smo izvedli študijo odpiranja in zapiranja poklopne zanke ligaze Ddl, kar je olajšalo strukturno podprto načrtovanje novih inhibitorjev tega encima, saj smo lahko upoštevali fleksibilnost aktivnega mesta. S pomočjo virtualnega rešetanja na z molekulsko dinamiko zgeneriranih konformacijah encima Ddl smo odkrili nekaj novih inhibitorjev, ki smo jih tudi biokemično ovrednotili.
COBISS.SI-ID: 5024538
D-Glu ligaza (MurD) katalizira pripenjanje D-glutaminske kisline na UDP-N-acetilmuramoil-L-alanin, kar predstavlja esencialen korak v citoplazemskih stopnjah biosinteze bakterijske celične stene. Zato je ligaza MurD pomemben tarčen encim pri razvoju protibakterijskih učinkovin. Nedavno je bilo objavljenih več serij spojin, ki inhibirajo MurD iz bakterije Escherichia coli. Najboljša od teh spojin je imela IC50 vrednost 8 uM. V tem delu smo testirali 20 od teh spojin na ligazah MurD iz bakterijskih sevov Staphylococcus aureus, Streptococcus pneumoniae, Borrelia burgdorferi in Mycobacterium tuberculosis. Večina inhibitorjev E. coli MurD je bila manj aktivnih na ostalih ortologih tega encima. Ta rezulat se da pojasniti z analizo razlik v sekvencah in v topoloških lastnostih aktivnih mest preučevanih ligaz MurD.
COBISS.SI-ID: 3274609
Murein peptidna ligaza (Mpl) je encim, ki ga najdemo v Gram-negativnih bakterijah. Katalizira pripajanje tripeptida L-Ala-γ-D-Glu-mezo-diaminopimelata na nukleotidni prekurzor UDP-N-acetilmuraminsko kislino pri recikliranju peptidoglikana. Čeprav ta encim za bakterije ni esencialen, predstavlja zanimivo tarčo za protibakterijske učinkovine. Alternativni substrati, ki bi se vgradili peptidoglikan, bi lahko poškodovali celično steno. Sintetizirali smo 10 tripeptidov z zaporedjem L-Ala-γ-D-Glu-Xaa, pri katerih Xaa predstavlja aminokislino drugačno od diaminopimelinske kisline. Tripeptid z Xaa=ε-D-Lys se je izkazal kot odličen substrat za Escherichia coli Mpl. Tripeptida z Xaa=p-amino- ali p-nitro-L-fenilalaninom sta bila slabša substrata, medtem ko se tripeptidi z Xaa=D- ali L-2-aminopimelatom, DL-2-aminoheptanojsko kislino, L-Glu, L-norleucinom, L-norvalinom, L-2-aminobutirno kislino ali L-Ala niso izkazali kot substrati. Najboljši Mpl substrat z D-Lys tripeptidom ni imel protibakterijske aktivnosti na E. coli, najverjetneje zaradi slabega prehoda v celico.
COBISS.SI-ID: 3374961
Ligaza MurF katalizira zadnjo znotrajcelično stopnjo biosinteze bakterijskega peptidoglikana in je zanimiva tarča za razvoj novih protibakterijskih učinkovin. Načrtovali, sintetizirali in biokemično evaluirali smo novo serijo cianotiofenskih inhibitorjev MurF iz Streptococcus pneumoniae and Escherichia coli. V primerjavi s prvo generacijo MurF inhibitorjev imajo spojine povečano polarnost in ohranjeno encimsko inhibitorno delovanje v nizkem mikromolarnem koncentracijskem območju. Poleg tega imajo najboljši inhibitorji obetavno delovanje proti izbranim po Gramu pozitivnim in po Gramu negativnim bakterijam. Predstavljeni rezultati pomenijo pomemben korak proti razvoju novih protibakterijskih učinkovin z delovanjem na encime biosinteze peptidoglikana.
COBISS.SI-ID: 3580017