Identifikation chemischer Inhibitoren für den caseinolytischen Protease Komplex ClpXP und Untersuchung der biologischen Aktivität

• Antragsteller: Professor Dr. Stephan A. Sieber
• Fachliche Zuordnung: Pharmazie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 282324388

Auf der Suche nach neuen Wirkstoffen gegen multiresistente Keime verfolgen wir einen neuen Ansatz, bei dem wir nicht wie klassische Antibiotika Bakterien abtöten, sondern mit chemischen Inhibitoren ihre Pathogenität (Virulenz) reduzieren. Dieses Anti-Virulenzkonzept hat den Vorteil, dass durch das Ausbleiben eines antibiotischen Selektionsdrucks eine verminderte Resistenzbildung auftritt und somit die Nachhaltigkeit potenzieller Medikamente erhöht wird.Wichtige Regulatoren der bakteriellen Virulenz stellen die caseinolytische Protease ClpP sowie ein assoziiertes Chaperon ClpX dar. Während wir in der Vergangenheit bereits die spezifische Inhibition von ClpP mit beta-Lactonen und den korrespondierenden Rückgang in der Virulenz von S. aureus Bakterien erreichen konnten, so stellt vor allem die niedrige Stabilität dieser Verbindungsklasse ein großes Problem für die pharmakologische Anwendung dar. Das Ziel dieses Forschungsantrages ist es, neue ClpP und ClpX basierte Anti-Virulenzwirkstoffe zu identifizieren, die geeignete pharmakologische Eigenschaften für Wirksamkeitsstudien in Tieren aufweisen. In Vorversuchen wurden bereits über einen High-Throughput-Screen (HTS) neue reversible Inhibitoren identifiziert. Diese sollen nun im ersten Schritt auf ihren Bindungsmechanismus in die aktive Tasche von ClpP mit Hilfe von Mutationsstudien untersucht werden. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse werden für die Synthese neuer Derivate mit verbesserten Bindungseigenschaften genutzt und anschließend in Enzyminhibitionsassays sowie Anti-Virulenzassays getestet. Da neben ClpP auch ClpX ein wichtiges Angriffsziel der Anti-Virulenztherapie darstellt, wird in Zusammenarbeit mit dem FMP in Berlin ein weiterer Hochdurchsatzscreen zur Identifikation der ersten ClpP/ClpX Inhibitoren durchgeführt. Hits, die aus diesem Screen resultieren werden ebenfalls chemisch auf die ClpP/ClpX Inhibition und Anti-Virulenzaktivität optimiert. Aus den jeweils besten Hits für ClpP und ClpX werden durch die Einbringung eines Alkins und Diaziridins Photoaffinitätssonden hergestellt, die Aufschluss über Targetselektivität und mögliche off-Targets geben sollen. Abschließend werden die besten Verbindungen auf ihre pharmakokinetischen Eigenschaften untersucht und im Falle geeigneter Parameter auf Wirksamkeit in einem etablierten Maus Abszessmodell getestet.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen