Novel small molecules targeting Ag85C, mycolyl transferase of Mycobacterium tuberculosis

Etwa ein Drittel der Weltbevölkerung ist mit Mycobacterium tuberculosis (Mtb), der Erreger der Tuberkulose (TB), infiziert. Daher ist es unbedingt notwendig vorhandenen Behandlungsstrategien weiter zu verbessern. Diese Study beschäftigt sich mit dem Mtb Protein Ag85C, einer Mycolyltransferase, als ein neues Ziel für die medikamentöse Behandlung der TB. Ag85C ist eines von drei verwandten Proteinen, Ag85A, B und C, welche zusammen an der Biogenese der Zellwand von Mtb beteiligt sind. Eine Gruppe von chemischen Molekülen mit den Namen Ag85C-1 bis -4 wurde als Inhibitoren von Ag85C getestet. Alle Verbindungen waren in der Lage das Wachstum von Mtb in Flüssigkulturen zu inhibieren, aber nur Ag85C-3 hatte ebenfalls einen Effekt auf intrazelluläre Bakterien, welches in einem Makrophagen-Infektions-System getestet wurde. Hervorzuheben ist, dass Ag85C-3 darüber hinaus auch das in vitro Überleben eines MDR Stammes inhibierte. Dies macht dieses Molekül zu einem interessanten Kandidaten für neue anti-mycobakterielle Therapieansätze. Desweiteren wurden detaillierte, funktionelle Charakterisierungen der Effekte von Ag85C-3 auf Mtb durchgeführt. Die Verbindung modifiziert die Lipide der mykolischen Säuren in der Zellwand durch die Blockierung der Ag85 Funktionen. Dieser Effekt führt dann zu einer Veränderung in der Durchlässigkeit der Außenhülle von Mtb. Mit Hilfe der microarray Analyse wurden die Regulierungen der Signalwege durch Ag85C-3 umfassend untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass lebensnotwendige Siderophore durch das Molekül modifiziert werden, was auf mehrere Wirkungsmechanismen schließen lässt. Diese Erkenntnisse machen Ag85C, als Ziel, und Ag85C-3, als Inhibitor, zu vielversprechende Kandidaten für zukünftige Medikamentenforschung auf dem Gebiet der TB-Therapien. Diese Studie hebt zudem die zielbasierte Identifizierung von chemischen Inhibitoren als wichtigen und wertvollen Ansatz für die Medikamentenentwicklung hervor.Mycobacterium tuberculosis (Mtb), the causative agent of tuberculosis (TB) infects about one-third of the world’s population. Therefore there is an urgent need to improve existing intervention strategies. This study evaluated the Mtb Ag85C protein, a mycolyl transferase, as a novel target for drug mediated intervention. Ag85C belongs to a family of three cognate proteins, Ag85A, B and C. They are involved in the final steps of Mtb cell envelope biogenesis. A panel of chemical molecules, Ag85C-1-4, which bind to Ag85C were utilized as inhibitors of Ag85C. All compounds inhibited growth of Mtb in vitro in liquid medium cultures but only Ag85C-3 had an effect on intracellular bacteria in macrophage infection system. Importantly, Ag85C-3 can inhibit in vitro survival of a MDR strain of Mtb making it a relevant molecule in the search for novel classes of anti-mycobacterial compounds. Furthermore a detailed functional characterization of Ag85C-3 effect on Mtb was performed. It modified the cell wall mycolic acid containing lipid amounts by blocking Ag85 function that led to changes in permeability of Mtb envelope. A comprehensive analysis of Mtb signalling pathways regulated by Ag85C-3 was investigated through microarray analysis. It showed modification of vital siderophore biosynthesis indicating multiple mechanisms of action. Thus the target, Ag85C and the inhibitor, Ag85C-3 are promising candidates for future TB drug research aimed at combating broad spectrum resistance development. This study also reinforces target based identification of chemical inhibitors as a valid and valuable approach in drug development