脂肪酸合成阻害剤の選択性と有効性の決定

II型脂肪酸合成（FASII）は、細菌細胞の生存率に不可欠であり、新規抗生物質の開発の有望な標的です。過去10年間で、この経路でいくつかの阻害剤が特定されてきましたが、どれも医薬品開発に役立つものはありませんでした。潜在的な薬物候補であるより良い阻害剤を見つけるために、ほとんどの細菌性病原体のFASII経路内の複数の標的に対して同時に阻害剤を識別する高スループットアッセイを開発しました。FASII酵素触媒反応の逆T（1/2）値がFASII活性の尺度を与えることを実証しました。オクタノイル-CoAおよびラウロイル-CoAのkm値は、黄色ブドウ球菌および亜種のそれぞれ1.1 +/- 0.3および10 +/- 2.7マイクロムであると判断されました。酵素活性に対する遊離金属と還元剤の効果は、Zn2+> ca2+> mn2+> mg2+の阻害階層を示しました。ベータメルカプトエタノールまたはジチオトレイトールでは阻害は見つかりませんでした。このアッセイを使用して天然産物ライブラリーをスクリーニングし、新しい構造で阻害剤であるビシロロアントラベンゾオキソシノン（BABX）を分離しました。BABXは、黄色ブドウ球菌および大腸菌FASIIアッセイでそれぞれ11.4および35.3マイクログ/mlのIC50値を示し、0.2〜0.4マイクログ/mLの範囲の最小阻害濃度を持つ黄色ブドウ球菌および透過性大腸菌株に対する良好な抗菌活性を示しました。。さらに、BABXおよびその他の脂肪酸阻害剤の有効性、選択性、およびin vitroおよびin vivoの相関が解明され、将来の創薬が役立ちます。

Type II fatty acid synthesis (FASII) is essential to bacterial cell viability and is a promising target for the development of novel antibiotics. In the past decade, a few inhibitors have been identified for this pathway, but none of them lend themselves to drug development. To find better inhibitors that are potential drug candidates, we developed a high throughput assay that identifies inhibitors simultaneously against multiple targets within the FASII pathway of most bacterial pathogens. We demonstrated that the inverse t(1/2) value of the FASII enzyme-catalyzed reaction gives a measure of FASII activity. The Km values of octanoyl-CoA and lauroyl-CoA were determined to be 1.1 +/- 0.3 and 10 +/- 2.7 microM in Staphylococcus aureus and Bacillus subtilis, respectively. The effects of free metals and reducing agents on enzyme activity showed an inhibition hierarchy of Zn2+ > Ca2+ > Mn2+ > Mg2+; no inhibition was found with beta-mercaptoethanol or dithiothreitol. We used this assay to screen the natural product libraries and isolated an inhibitor, bischloroanthrabenzoxocinone (BABX) with a new structure. BABX showed IC50 values of 11.4 and 35.3 microg/ml in the S. aureus and Escherichia coli FASII assays, respectively, and good antibacterial activities against S. aureus and permeable E. coli strains with minimum inhibitory concentrations ranging from 0.2 to 0.4 microg/ml. Furthermore, the effectiveness, selectivity, and the in vitro and in vivo correlations of BABX as well as other fatty acid inhibitors were elucidated, which will aid in future drug discovery.