Non-conventional approaches for peptidoglycan cross-linking inhibition

Bacteriën kunnen resistent worden tegen bètalactam antibiotica (penicillines) door hun 3-4 peptide dwarsverbindingen te vervangen door 3-3 dwarsverbindingen in de peptidoglycanlaag in hun celwand die de bacterie vorm geeft en beschermt tegen mechanische stress. De peptidoglycanlaag is een gesloten netwerk van suiker ketens die onderling verbonden zijn door peptide zijketen. Er was nauwelijks iets bekend over de enzymen (LD-transpeptidasen of LD-TPases) die verantwoordelijk zijn voor het maken van de 3-3-binding.

Doel

Het consortium wilde bepalen waarom en hoe bacteriën resistent kunnen worden door 3-3 dwarsverbinding te gebruiken. 

Samenwerkingspartners

Het NAPLCI-consortium bestond uit wetenschappers uit Engeland, Nederland, Frankrijk en Canada.

Resultaten

De bacterie Escherichia coli werd resistent gemaakt door ze te laten groeien in de aanwezigheid van Ampicilline terwijl één van de LD-TPases overgeproduceerd werd. Analyse van de resistente stam onthulde dat voor de activiteit van het 3-3-vernettingsenzym, ook de transglycosylase-activiteit van PBP1B en de carboxypeptidase-activiteit van PBP5, die de peptideketen verkort die verknoopt zodat het als substraat kan dienen. Langzame groei was ook een vereiste voor resistentie. Dit past in het groeigedrag van pathogene soorten die een zeer hoog percentage 3-3 dwarsverbinding in hun peptidoglycaanlaag hebben. Het bleek dat de 3 LD-TPases verschillende activiteiten bij verschillende pH hadden en dat één van hen de andere activeerde. Dit is duidelijk van nut als de bacteriën in verschillende omgevingen moeten overleven. Onderzoekers toonden aan dat de normale functie van de LD-TPases de reparatie van gaten in de peptidoglycaanlaag zou kunnen zijn. Een reeks substraten werd chemisch gesynthetiseerd door onderzoekers in Frankrijk en ze testen momenteel welk substraat het beste werkt voor de verschillende LD-TPases. Uiteindelijk hebben de onderzoekers een test ontwikkeld om de activiteit van LD-Tpasen in levende cellen en ook buiten de cel biochemisch te meten. De eerste test kan worden gebruikt om antibiotica te screenen.