Identification of drug targets for novel antimicrobials
Creators: name: Isele, Melanie Christina
Publisher: name: (:none)
Year: 2012

description: New antimicrobial drugs are urgently needed, as resistance to known antibiotic agents keeps spreading and outbreaks of multi-drug resistant pathogens become more frequent. Discovery of new drug targets is a central primary activity in drug development. The prokaryotic translation apparatus has been extensively employed as a target source for antimicrobials, due to its structure complexity, high conservation within prokaryotes, and partly low homology to the eukaryotic one.
In this project we have determined the impact of tRNA post-transcriptional modifications on bacterial fitness and virulence. These modifications are involved in translational accuracy control, as they stabilize the tRNAs tertiary structure and partly influence the kinetics of aminoacylation. Further some are implied to prevent misreading or frameshifting during protein synthesis, due to enhancing the kinetics during translation. For our studies we have chosen a variety of universal and specie-specific tRNA modification, which are known or suspected to influence translational accuracy. The modifications are incorporated by single tRNA modifying enzymes (tRMEs) or enzymes arranged into modification biosynthesis pathways. We have evaluated the in vitro growth phenotypes of Salmonella Typhimurium strains with single and double tRME deletions and their competitive virulence in the mouse model of typhoid fever. Based on these data we have pinpointed tRMEs, which are essential for the virulence of Salmonella and have a potential to serve as targets for novel antimicrobial drugs.
description: Neue antimikrobielle Medikamente werden dringen benötigt, da Resistenz gegenüber den verwendeten Antibiotika immer weiter verbreitet ist und Ausbrüche mehrfach medikamentenresistenter Pathogene sich häufen. Die Evaluierung neuer Interaktionsflächen für Arzneimittel ist eine zentrale Aktivität in der Medikamentenentwicklung. Die prokarytische Translationsmaschinerie war aufgrund ihrer strukturellen Komplexität, ihrer hohen Ähnlichkeit unter Prokaryoten und der zum Teil niedrigen Homologie zum eukaryotischen Translationsapparat in der Vergangenheit ein sehr ertragreiches Gebiet für die Entwicklung von Substanzen mit antibakterieller Wirkung.
In dem vorliegenden Projekt haben wir den Einfluss von post-transkriptionalen Modifikationen der tRNA auf die bakterielle Fitness und die Virulenz evaluiert. Diese Modifikationen tragen zur Kodierungsgenauigkeit bei, indem sie die Tertiärstruktur der tRNA stabilisieren und auch zum Teil die Kinetik der Aminoacetylierung beeinflussen. Weiters sind einige für ihren präventiven Einfluss auf translationale Fehler wie fehlerhafte Ablesung der Basenabfolge oder ein Verrutschen des Leserahmens (Frameshift), durch Verbesserung der Kinetik während der Translation, bekannt. Wir haben für unsere Studien verschiedene universelle und auch spezies-spezifische tRNA Modifikationen ausgewählt, für die ein Einfluss auf die translationale Genauigkeit vermutet wird. Die Modifikationen werden von einzelnen tRNA modifizierenden Enzymen (tRMEs) oder auch von Enzymen innerhalb komplexer Enzymabfolgen an die tRNA angebracht. Wir haben die in vitro Wachstumscharakteristika von Salmonella Typhimurium Stämmen, denen ein oder zwei tRMEs fehlen, und ihrer kompetitiven Fitness im Mausmodel von Typhus analysiert. Basierend auf diesen Daten haben wir tRMEs ausfindig machen können, die essentiell für die Virulenz von Salmonella sind und somit Potenzial aufweisen, als Interaktionspunkte für neue antimikrobielle Arzneimittel von Nutzen zu sein.