Raloxifenbasierte PhzB-Liganden als potentielle Pseudomonas aeruginosa-Antiinfektiva

Die Zunahme der mikrobakteriellen Resistenz gegen Antibiotika ist eine große Belastung für das globale Gesundheitssystem und erfordert neuartige Therapiekonzepte. Der Ansatz der Virulenzfaktorinhibition hat zum Ziel, die Schädlichkeit eines Pathogens zu verringern, ohne es dabei abzutöten und so die Entwicklung von Resistenzen zu verlangsamen. Das oppurtunistische Humanpathogen Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa) produziert eine Vielzahl von Virulenzfaktoren, darunter das Phenazin Pyocyanin. Pyocyanin spielt unter anderem eine wichtige Rolle bei der Bildung von reaktiven Sauerstoffspezies und Biofilmen. Das Phenzinbiosyntheseenzym PhzB katalysiert die zweifache Kondensation eines Aminoketons zu einem Pyocyaninvorläufer. Zwar ist PhzB nicht essentiell für diesen Prozess, steigert die Effizienz in vivo jedoch deutlich. Es stellt daher eine attraktive Zielstruktur zur Entwicklung von Pyocyanininhibitoren dar. Umfassende Untersuchungen zur Entwicklung von PhzB-Inhibitoren mündeten bisher in Molekülen mit hohen Affinitäten für das isolierte Enzym aber unzureichender Pyocyaninreduktion im Zellmodell.

Ho Sui et al. identifizierten den selektiven Estrogenrezeptormodulator Raloxifen in einem drug‑repurposing-Ansatz als möglichen Inhibitor von PhzB. Raloxifen reduzierte die Pyocyaninreduktion in P. aeruginosa und  verlängerte das Überleben von C. elegans in einem Infektionsmodell. Ausgehend von der in vorherigen Arbeiten erhaltenen Kokristallstruktur von Raloxifen mit BcPhzB wurden in der vorliegenden Arbeit in einem strukturbasierten Ansatz Raloxifenanaloga entwickelt. Die erhaltenen Substanzen wurden mittels biophysikalischer, biochemischer und röntgenkristallographischer Methoden umfassend charakterisiert. Dabei wurden mittels isothermer nano differential scanning fluorimetry und isothermer Titrationskalorimetrie Affinitäten zum PhzB-Ortoholog aus B. cepacia im unteren mikromolaren Bereich ermittelt. Verglichen mit der Ausgangssubstanz Raloxifen zeigten die entwickelten PhzB‑Liganden eine signifikant stärkere Inhibition der Pyocyaninproduktion in P. aeruginosa PA14. Durch Substitution der Hydroxylgruppen des Benzo[b]thiophengrundkörpers wurde des Weiteren die Affinität gegenüber dem humanen Estrogenrezeptor gesenkt und so eine Strategie zur weiteren Verbesserung der Selektvität in zukünftigen Studien erarbeitet. Die zahlreichen erhaltenen Kokristallstrukturen der Liganden gaben Aufschluss über ihren Bindungsmodus und liefern Anhaltspunkte für das rationale Strukturdesign von weiteren Analoga.