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Charlotte Olagnon (2019): Synthesis and biological studies of phospho‐lipid linked donor substrates for L‐Ara4N transferases involved in Gram‐negative bacteria antibiotic resistance.
Dissertation - Institut für Organische Chemie (DCH/OC), BOKU-Universität für Bodenkultur, pp 219. UB BOKU obvsg

Datenquelle: ZID Abstracts
Abstract:
Die Maskierung anionischer Ladungen in der äußeren Membran Gram-negativer Bakterien durch kationische Gruppen wie die 4-Amino-4-desoxy-L-arabinose (L-Ara4N) ist eine relevante Ursache für die Entstehung von Antibiotikaresistenzen. Als Folge dessen können kationische Antibiotika wie beispielsweise Polymyxin B, das als letzte Therapiemöglichkeit gegen multiresistente bakterielle Infektionen genutzt wird, nicht mehr die Membran penetrieren und die Zelle lysieren. Die L-Ara4N Transferasen (ArnTs) verwenden α-L-Ara4N Undekaprenylphosphat als Donorsubstrat, das jedoch nur in sehr geringen Mengen aus den Bakterien isoliert werden kann. Nachdem die zugrunde liegenden Reaktionsmechanismen und eine detaillierte Kenntnis der Bindung der Donor- und Akzeptorsubstrate noch weitgehend unerforscht sind, wurde eine kleine Substanzbibliothek mit sieben Phosphodiester-verknüpften Lipid L-Ara4N Donorsubstraten chemisch synthetisiert. Der Lipid Teil umfasste lineare aliphatische Ketten sowie E- und Z-konfigurierte Monoterpen Einheiten. In der Folge wurde ein Enzym-Assay ausgearbeitet, und in-vitro die Transferreaktion mit ArnT aus Burkholderia cenocepacia an einem Akzeptor mit E. coli Lipid A und dem α-(2→4) verknüpften Kdo Disaccharid etabliert und die Reaktionsprodukte mit LC-ESI-QTOF Massenspektrometrie charakterisiert. ArnT erwies sich als hoch-spezifisches Enzym, da lediglich das α-Neryl Derivat als Donor umgesetzt wurde und zur Mono- und Disubstitution des Lipid A Teils des Akzeptors führte, in Übereinstimmung mit der Beschreibung von ArnT als eine invertierende Lipid zu Lipid Transferase. Mit dem α-Neryl Derivat steht nunmehr ein gut zugängliches Donorsubstrat als Ersatz für das rare Undekaprenyl Derivat zur Verfügung und ermöglicht weitere biochemische und kristallographische Studien nicht nur zur LPS Modifikation mit L-Ara4N im Lipid A Teil, sondern auch in der Oligosaccharidregion von pathogenen Burkholderia Stämmen und sollte somit zu einem vertieften Verständnis dieser Antibiotikaresistenzmechanismen führen.

Betreuer: Kosma Paul
1. Berater: Zamyatina Alla
2. Berater: Schäffer Christina

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