Dokument: Lantibiotic resistance in human pathogens
| Titel: | Lantibiotic resistance in human pathogens | |||||||
| Weiterer Titel: | Lantibiotische Resistenz in Humanpathogenen | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=64103 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20231121-152750-6 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Englisch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Gottstein, Julia [Autor] | |||||||
| Dateien: |
| |||||||
| Beitragende: | Dr. Smits, Sander [Gutachter] Prof. Dr. Gohlke Holger [Gutachter] | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik » 540 Chemie | |||||||
| Beschreibungen: | Zusammenfassung
Die Zunahme antibiotikaresistenter Krankheitserreger bedroht die öffentliche Gesundheit weltweit. Um neue Behandlungsmöglichkeiten zu finden, ist es daher notwendig, Antibiotika-Alternativen, die Wirkungsweise neuer potenzieller Medikamente und den Resistenzmechanismus der Erreger zu untersuchen. Einer der wichtigsten Angriffspunkte für Antibiotika ist die Peptidoglykan-Synthese (PGN), die ausschließlich in Bakterien stattfindet. Antimikrobielle Peptide (AMPs), die wie Nisin und Colistin auf die PGN-Synthese abzielen, gelten als vielversprechende Alternativen gegen multiresistente Bakterien. Trotzdem haben humanpathogene Bakterien, gegen diese Wirkstoffe zum Beispiel durch Expression eines membranständigen ATP-bindenden Kassettentransporters vom Typ Bacitracin Efflux (BceAB) Resistenzen entwickelt. Im humanen Erreger Streptococcus agalactiae COH1 verleiht die Expression des Nisin-Resistenz-Operons eine Resistenz gegen das antimikrobielle Peptid Nisin. Es besteht aus einer Serinprotease SaNSR, die die letzten 6 Aminosäuren von Nisin spaltet, einem Zweikomponentensystem SaNsrK und SaNsrR sowie einem BceAB-Transporter SaNsrFP. In dieser Arbeit wurde gezeigt, dass der BceAB-Transporter aktiv an der Erkennung des Antibiotikums beteiligt ist, die Zellwand durch einen ATP-Hydrolyse-abhängigen Mechanismus verteidigt, der Bacitracin vom Zellwandvorläufermolekül abtrennt, und einen sekundären Verteidigungsmechanismus initiiert, der zu Zellwandmodifikationen führt. Ein weiteres Ziel dieser Studie war die stabile Expression, Reinigung und Charakterisierung eines kürzeren Konstrukts der großen extrazellulären Domäne von SaNsrP. Dies wurde erfolgreich durchgeführt, und die Interaktion mit Bacitracin konnte mittels Tyrosinfluoreszenz und MALS bestätigt werden. Dieses bestätigt, dass SaNsrFP aktiv bei der Antibiotika-Erkennung involviert ist, indem es über seine große extrazelluläre Domäne das Antibiotikum Bacitracin bindet. Im Rahmen dieser Arbeit wurden zudem Verbindungen gescreent, um hochaffine Bindungsinhibitoren zu identifizieren, die spezifisch gegen SaNSR und SaNsrFP wirken. In einem ersten Screening wurde eine potenzielle Verbindung (ein Indol-Harnstoff-Derivat) entdeckt, die in der Lage ist, beide Resistenzproteine spezifisch zu hemmen, ohne das Wachstum des Kontroll-Bakterienstamms zu beeinflussen. Diese Verbindung muss für künftige Experimente optimiert werden, da sie nur im mikromolaren Bereich Aktivität zeigte.Abstract The development of resistance in human pathogens against antibiotics threatens increasingly global public health. Therefore, it is necessary to investigate antibiotic alternatives, the mode of action of new potential drugs, and the pathogens' resistance mechanism to find new treatment options. One of the most crucial antibiotic targets is peptidoglycan synthesis (PGN) which exclusively occurs in bacteria. Antimicrobial peptides (AMPs), targeting PGN- synthesis such as nisin and colistin, are considered promising alternatives against multidrug-resistant bacteria. Despite this, human pathogenic bacteria conferring resistance against these compounds evolved by expressing a membrane-traversing ATP-binding cassette transporter of the bacitracin efflux (BceAB) type. In the human pathogen Streptococcus agalactiae COH1, the upregulation of the genes located within nisin resistance operon confers resistance against the antimicrobial peptide nisin. The proteins expressed are the serine protease SaNSR, cleaving the 6 last amino acids of nisin, the two-component system SaNsrK and SaNsrR, and the BceAB transporter SaNsrFP. In this thesis, the BceAB transporter was shown to be actively involved in sensing the antibiotic, defends the cell wall by an ATP-hydrolysis-dependent mechanism that separates bacitracin from the cell wall precursor, and initiates a secondary defense mechanism that leads to cell wall modification. The large extracellular domain of SaNsrP was expressed, purified and characterized and the interaction with bacitracin was confirmed. This supports the described mechanism of SaNsrFP which involves sensing an antibiotic attack via its large extracellular domain. Within the scope of this work, compounds were screened to identify high affinity binding inhibitors which act specifically against NSR and NsrFP. In a primary screen, one potential compound (an indole-urea derivative) was discovered that is able to specifically inhibit both resistance proteins while not influencing the growth of the sensitive bacterial strain. This compound needs to be optimized for future experiments as it only showed µM activity. | |||||||
| Lizenz: |  Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät | |||||||
| Dokument erstellt am: | 21.11.2023 | |||||||
| Dateien geändert am: | 21.11.2023 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 14.09.2023 | |||||||
| Datum der Promotion: | 23.11.2023 |
