Vortrag

Die Mevalonat-unabhängige Terpenbiosynthese:
Ein hervorragend geeigneter Angriffsort für neue
Antiinfektiva
Regionalverbandstagung Nord, 19.02.2013
Antje Hoppe
Dr. Tobias Gräwert
Dr. Boris Illarionov
Prof. Dr. Markus Fischer
www.hsfs.org
19.02.2013
Inhalt
• Warum sind neue Antibiotika wichtig?
• Drug-Target: Terpen-Biosynthese
• Die Mevalonat-abhängige Terpenbiosynthese
• Die Mevalonat-unabhängige Terpenbiosynthese
• HTS (High Throughput Screening)
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Ein hervorragend geeigneter Angriffsort für neue Antiinfektiva
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Weltweite Todesursachen
Morens et al., Nature 430, 242-249 (2004)
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Entwicklung von Antibiotika und deren Resistenzen
Palumbi, S.R. Science 293, 1786-1790 (2001)
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Terpene
ß-Carotin
Limonen
Vitamin A
Sterin
Taxol
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Terpen-Biosynthese
Mevalonat-Syntheseweg
Mevalonat-unabhängiger Syntheseweg
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Mevalonat-Syntheseweg
Mevalonat
Isopentenylpyrophosphat (IPP)
IsopentenylpyrophosphatIsomerase (Idi)
Acetyl-CoA
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Dimethylallylpyrophosphat (DMAPP)
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Mevalonat-unabhängiger Syntheseweg
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Welcher Biosyntheseweg kommt wo vor?
Organismus
Bakterien
Archaeen
Eukaryoten
Aquifex aeolicus
Chlamydophila pneumoniae
Mycobacterium tuberculosis
Staphylococcus aureus
Escherichia coli
Borrelia burgdorferi
Campylobacter jejuni
Aeropyrum pernix
Homo sapiens
Arabidopsis thaliana
Plasmodium falciparum
Saccharomyces cerevisiae
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Mevalonatunabhängiger
Syntheseweg
X
X
X
X
MevalonatSyntheseweg
X
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X
X
X
X
X
X
X
X
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Campylobacter jejuni
• gramnegatives Bakterium
• Übertragung über Tiere, Trinkwasser und
Lebensmittel auf den Menschen
 Krankheitsbild = schwerer Durchfall,
Fieber etc.
 Campylobacter Enteritis
• Therapie mittels Antibiotika
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UserFiles/Image/hoofdstukken/
Foodborne%20diseases/Campylobacter.jpg
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Mevalonat-unabhängiger Syntheseweg: Struktur IspD und IspF
IspD aus Escherichia coli
IspF aus Escherichia coli
Kemp LE, Bond CS, Hunter WN , Acta Crystallogr D Biol Crystallogr 57:1189–1191 (2001)
Steinbacher S, Kaiser J, Wungsintaweekul J, Hecht S, Eisenr- eich W, Gerhardt S, Bacher A, Rohdich F, J Mol Biol 316:79–88 (2002)
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Mevalonat-unabhängiger Syntheseweg: Struktur IspDF
IspDF aus Campylobactor jejuni
IspF aus Escherichia coli
Gabrielsen, M., Bond, C.S., Hallyburton, I., Hecht, S., Bacher, A., Eisenreich, W., Rohdich, F., Hunter, W.N., J.Biol.Chem. 279: 52753 (2004)
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High Throughput Screening (HTS)
Substanzbank
Pipettierrobotor
http://www.postina-pr.de/system/files/press_release_file/STARlet_Autoload.jpg
Dispenser und Plattenleser
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High Throughput Screening (HTS)
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High Throughput Screening (HTS)
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IC50 (mittlere inhibitorische Konzentration)
• Konzentration des Inhibitors, welche die Enzymaktivität auf die Hälfte reduziert
IC50-Bestimmung Substanz X
Reaction velocity, Δ OD340/min
0.014
0.012
0.01
0.008
0.006
 IC50= 45 µM
0.004
0.002
0
1
10
100
1000
Inhibitor [µM]
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Zusammenfassung
• Expression des Proteins
• Proteinreinigung
• High Throughput Screening
• IC50 – Bestimmung
Ausblick
• Kristallisation des Enzyms mit Inhibitor
• Strukturaufklärung des Komplexes (Enzym + Inhibitor)
• Optimierung der gefundenen Leitstrukturen hinsichtlich ADME/T
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Vielen Dank für Ihre
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