EXPLORE - Der Thiaminpyrophosphat (TPP) RNA-Schalter als neuartiges Zielmolekül für Antibiotika

Thiamin (Vitamin B1) RNA-Schalter (thiamine riboswitches) sind genetische Elemente, die die Expression von Genen des Thiaminstoffwechsels steuern. Diese Gene kodieren für Proteine, die für die Biosynthese von Thiamin, aber auch für die Aufnahme von Thiamin verantwortlich sind. Ziel unserer Arbeiten ist die Identifizierung einer (oder mehrerer) neuartiger Verbindung(en), die hochspezifisch an den Thiamin RNA-Schalter bindet(n) und diesen dauerhaft ausstellt(en). Dies führt dazu, dass die Zielzelle weder Thiamin enzymatisch neu bilden, noch Thiamin aus der Umgebung aufnehmen kann. Im vorliegenden Projekt untersuchen wir Thiamin RNA-Schalter von Krankheitserregern der sogenannten ESKAPE-Gruppe und gehen davon aus, dass die neue(n) Verbindung(en) antibiotische Wirkung haben. Gegenüber diesen Erregern sind nur noch wenige Antibiotika wirksam, und neue antimikrobielle Wirkstoffe (basierend auf unseren neuen Liganden) werden dringend benötigt. Die Aufgaben der anderen Partner sind wie folgt: Die AGs Lafontaine/Bartunek bauen ein High-Throughput-Screening (HTS) System auf, mit dessen Hilfe Verbindungen identifiziert werden, die an Thiamin RNA-Schalter binden. Die Aktivität dieser Verbindungen wird validiert (AG Brenk) und die Verbindungen werden in ihren Bindungseigenschaften verbessert (AGs Brenk/Haug/Smits). Die Verbindungen werden dann im Hinblick auf ihre antibiotische Wirksamkeit getestet (AGs Brenk/Haug/Smits/Mack). Schließlich wird die molekulare Wirkungsweise dieser Verbindungen überprüft (AG Mack). Die Aufgabe der AG Mack ist es zunächst ein Testsystem aufzubauen, mit dem die Funktionen der Thiamin RNA-Schalter simuliert werden können. Zwei Varianten sollen etabliert werden, zunächst ein in vitro System (in vitro Transkription/Translation) und ferner ein in vivo System (spezieller Escherichia coli Stamm). Darüber hinaus sollen die Aufnahme der neuen Verbindungen und, mittels Genomsequenzierungen (whole genome sequencing), "off target"-Effekte analysiert werden.