Strukturna osnova transkripcije in transripcijske inhibicije v Mycobacterium tuberculosis
From Wiki FKKT
Osnovni članek: Structural Basis of Mycobacterium tuberculosis Transcription and Transcription Inhibition [1][1]
Tuberkuloza je ena izmed desetih najpogostejših vzrokov smrti na svetu. V leto 2015 je po svetu zanjo zbolelo 10,4 milijona ljudi, 1,8 milijona pa je za posledicami bolezni umrla. Z današnjim zdravljenjem preprečimo letno okrog 49 milijonov smrti.[2] V Sloveniji za zdravila proti tuberkulozi porabimo letno 41031€.[3] Vzrok bolezni je Mycobacterium tuberculosis in njej podobne vrste mikobakterij. Za zdravljenje sta najpogosteje uporabljena antibiotika isoniazid in rifampin, ki se pri zdravljenju kombinirata z ostalimi zdravili. V letu 2015 je bakterija pri 480 000 ljudeh razvila rezistenco proti več zdravilom, pri 100 000 ljudeh pa rezistenco proti rifampinu.
Contents |
Delovanje rifampina
Rifampin je polsintetični derivat antibiotika rifamicina SV. Njegov mehanizem delovanja je inhibicija od DNA odvisne RNA polimeraze (RNAP) v Mycobacterium tuberculosis (Mtb). Antibiotik ne inhibira sesalke RNA polimeraze.[4]
Avtorji članka so s pomočjo strukturne biologije določili točen mehanizem delovanja rifampina. V ta namen so pripravili kristale RNAP, ki so vsebovali matrično DNA, nato pa so kristalom dodajali mono-, di- in triribonukleotide res rifampin v vseh kombinacijah. Rifampin se je v encim vezan na enako mesto, kjer se je vezal v doslej znanih strukturah pri Taq RNAP, Tth RNAP, and Eco RNAP. Struktura je pokazala interakcijo rifampina z aminokislinskimi ostanki β H526 in S531 prek vodikove vezi in z β D516 prek Van der Waalsovih interakcij. Ti trije ostanki so najpogosteje mutirani v rezistentnih oblikah. Strukture z rifampinom in oligonukleotidi so pokazali, da rifampin sterično ovira tvorbo RNA daljše od dveh nukleotidov.
Iskanje drugih inhibitorjev RNAP
Iskanje je potekalo z avtomatskim testiranjem molekul iz knjižnice 114 000 spojin. Spojine so testirali s fluorescenčno zaznavo reakcije polimeraze s promotorsko DNA v ploščah s po 384 luknjicami. Test je odkril razred majhnih molekul, ki so inhibitorji RNAP: Nα-aroil-N-aril-fenilalaninamidov (AAP). Prototip tega razreda je molekula D-AAP1, ki se je izkazal za specifičnega inhibitorja Mtb RNAP in RNAP drugih mikobakterij, ki ne inhibira RNAP drugih bakterij človeških RNAP I, II in III.
Kristale RNAP so nasičili z raztopino D-AAP1 in njenim analogom, ki je imel dva ogljika zamenjana s selenom. Dobljena struktura je pokazala, da vezava ne poteka na enak način kot pri rifampinu, saj se D-AAP1veže na N končnem delu mostne vijačnice, ki poteka pod aktivnim mestom. Vezavno mesto predstavljajo trije žepi na površin, kar so dokazali z mutacijo aminokislin na teh mestih z alaninom, ki je privedla do rezistence.
Pomen raziskave
Razred majhnih molekul, ki inhibirorno vplivajo na RNAP predstavlja možnost novih zdravljenj proti rifampinu odporne tuberkuloze. Zaradi drugačnega mesta vezave in načina inhibicije z D-AAP1 kot z rifampinom se prvi lahko uporabi kot spojino vodnico pri načrtovanju in izdelavi antibiotikov. Ker bi bila za rezistenco proti obema spojinama potrebna dvojna mutacija bi bilo zdravilo s kombinacijo obeh spojin zelo učinkovito.
Viri
- ↑ W. Lin, S. Mandal, D. Degen, K. Das, E. Arnold, in R. H. Ebright, „Structural basis of Mycobacterium tuberculosis transcription and transcription inhibition Authors“:, Mol. Cell, str. 1–11, 2017.
- ↑ „WHO | Tuberculosis“, WHO, 2017. [Na spletu]. Dostopno: http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs104/en/. [Dostopano: 24-apr-2017].
- ↑ T. K. Rihtar in T. Albreht, „Poraba zdravil v Sloveniji v letu 2015“, Ljubljana, 2015.
- ↑ „Rifampin medical facts from Drugs.com“. [Na spletu]. Dostopno: https://www.drugs.com/mtm/rifampin.html. [Dostopano: 25-apr-2017].