Поиск биомишеней потенциальных противотуберкулезных препаратов класса азоло[1,2,4,5]тетразинов

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 17-75-20060

НазваниеПоиск биомишеней потенциальных противотуберкулезных препаратов класса азоло[1,2,4,5]тетразинов

Руководитель Маслов Дмитрий Антонович, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук , г Москва

Конкурс №24 - Конкурс 2017 года по мероприятию «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины; 05-403 - Медицинская микробиология и вирусология

Ключевые слова туберкулез, биомишень, азоло[1,2,4,5]тетразины, Mycobacterium smegmatis, Mycobacterium tuberculosis, лекарственная устойчивость, кандидаты в лекарственные препараты

Код ГРНТИ76.03.43

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Проект направлен на поиск биомишеней в клетках Mycobacterium smegmatis и Mycobacterium tuberculosis для веществ класса азоло[1,2,4,5]тетразинов, а также механизмов формирования резистентности микобактерий к этому классу веществ. На сегодняшний день туберкулез является второй причиной смертности от инфекционных заболеваний после СПИДа. По оценкам Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), в 2016 году произошло 10,4 миллиона новых случаев заболевания туберкулезом и 1,4 миллиона смертей, вызванных этим заболеванием [WHO. Global tuberculosis report 2016]. Одной из наиболее значимых проблем, стоящих перед современной фтизиатрией, является широкое распространение множественной лекарственной устойчивости (МЛУ) у возбудителя туберкулеза – M. tuberculosis, определяемоq как устойчивость к изониазиду и рифампицину [Gandhi N.R., et al., The Lancet, 2010, 375(9728), pp. 1830–1843]. К появлению МЛУ-штаммов часто приводит недостаточная приверженность лечению пациентов, несвоевременно прерванное лечение или неудачно подобранный курс химиотерапии. Наибольшую опасность среди штаммов c множественной лекарственной устойчивостью представляют штаммы с широкой лекарственной устойчивостью (ШЛУ), устойчивые к 4–9 препаратам [Sotgiu G. et al., Eur. Respir. J. 2009, 33(4), Pp. 871–881; Matteelli A., et al., Clin Epidemiol. 2014, 6, Pp. 111–118]. Россия, наряду с Индией и Китаем, входит в число стран с наибольшим распространением МЛУ-туберкулеза [WHO. Global tuberculosis report 2016]. В связи с этим, основной задачей на сегодняшний день является разработка новых противотуберкулезных препаратов, ориентированных на принципиально новые биомишени, с целью преодоления феномена лекарственной устойчивости. Данный проект направлен на поиск биомишеней для нового класса потенциальных противотуберкулезных веществ –азоло[1,2,4,5]тетразинов. Ранее нами были отобраны четыре соединения этого класса (TSV-395, TSV-402, TSV-409 и NIK-1283, Рис. 1), проявившие антимикобактериальную активность in vitro в отношении M. smegmatis mc2 155 и МЛУ-штамма M. tuberculosis, сравнимую с активностью противотуберкулезного препарата первого ряда рифампицина в отношении чувствительных к нему штаммов возбудителя. Эти соединения проявили активность в тест-системах M. smegmatis aphVIII+ и S. lividans aphVIII+, валидированных для отбора ингибиторов актинобактериальных (в том числе микобактериальных) серин-треониновых протеинкиназ (СТПК) [Патент №2462466 РФ от 27.09.2012. Беккер О.Б. и др.; Патент № 2566998 РФ от 27.10.2015. Беккер О.Б. и др.]. Однако геном M. smegmatis mc2 155 содержит 13 генов СТПК, а M. tuberculosis H37Rv – 11, и точная биомишень для каждого из представленных соединений неизвестна. СТПК – универсальные компоненты сигнальной трансдукции про- и эукариот, у микобактерий они контролируют такие аспекты жизнедеятельности, как рост и деление бактериальной клетки, взаимодействие с организмом-хозяином и вирулентность, а также природную лекарственную устойчивость. Таким образом, СТПК являются привлекательными биомишенями для противотуберкулезной терапии. Мы предполагаем, что СТПК могут являться не единственными биомишенями для азоло[1,2,4,5]тетразинов в клетках M. smegmatis mc2 155 и M. tuberculosis. В работе предполагается установить биомишени азоло[1,2,4,5]тетразинов путем получения мутантов M. smegmatis mc2 155, устойчивых к соединениям TSV-395, TSV-402, TSV-409 и NIK-1283, их последующего полногеномного секвенирования и поиска мутаций, обусловливающих невосприимчивость мутантов M. smegmatis mc2 155 к каждому из соединений. Участие обнаруженных мутаций в формировании резистентности будет подтверждено конструированием штаммов M. smegmatis, несущих обнаруженные мутации в геноме, и анализом их профиля лекарственной устойчивости и фенотипа. Будет осуществлено клонирование и экспрессия генов M.tuberculosis, гомологичных генам биомишеней M. smegmatis mc2 155, в клетках E. coli, выделение белков биомишеней с последующей биохимической характеристикой выявленных биомишеней и подтверждением их взаимодействия с исследуемыми соединениями in vitro. Дополнительное in silico моделирование позволит более детально понять характер взаимодействия биомишени и соединения. С учетом того, что соединения имеют единую структурную основу и различаются радикалами, полученные сведения о биомишенях смогут быть использованы для более рационального конструирования производных этих соединений с повышенной активностью и пониженной токсичностью для создания новых лекарств.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Маслов Д.А., Беккер О.Б., Шур К.В., Ватлин А.А., Коротина А.В., Даниленко В.Н. Whole-genome sequencing and comparative genomic analysis of mycobacterium smegmatis mutants resistant to imidazo[1,2-b][1,2,4,5]tetrazines, antituberculosis drug candidates Bulletin of Russian State Medical University, Volume 7, Issue 3, May-June 2018, Pages 19-22 (год публикации - 2018)
10.24075/brsmu.2018.039

2. Ватлин А.А., Шур К.В., Даниленко В.Н., Маслов Д.А. Draft Genome Sequences of 12 Mycolicibacterium smegmatisStrains Resistant to Imidazo[1,2- b][1,2,4,5]Tetrazines Microbiology Resource Announcements, Volume 8 Issue 16 e00263-19 (год публикации - 2019)
10.1128/MRA.00263-19

3. Маслов Д.А., Шур К.В., Ватлин А.А., Даниленко В.Н. MmpS5/MmpL5 efflux pump provides imidazo[1,2b][1,2,4,5]tetrazine resistance to Mycobacterium smegmatis FEBS OPEN BIO, 2019, 9, Suppl. 1, P. 118, Meeting Abstract: P-04-012. (год публикации - 2019)

4. Маслов Д.А., Коротина А.В., Шур К.В., Ватлин А.А., Беккер О.Б., Толщина С.Г., Ишметова Р.И., Игнатенко Н.К., Русинов Г.Л., Чарушин В.Н., Даниленко В.Н. Synthesis and antimycobacterial activity of imidazo[1,2-b][1,2,4,5]tetrazines. European Journal of Medicinal Chemistry, 2019, 178, Pp. 39–47. https://doi.org/10.1016/j.ejmech.2019.05.081 (год публикации - 2019)
10.1016/j.ejmech.2019.05.081

5. Маслов Д.А., Шур К.В., Ватлин А.А., Даниленко В.Н. MmpS5-MmpL5 Transporters Provide Mycobacterium smegmatis Resistance to imidazo[1,2-b][1,2,4,5]tetrazines. Pathogens, Pathogens 2020, 9(3), 166 (год публикации - 2020)
10.3390/pathogens9030166

6. Шур К.В., Фролова С.Г., Акимова Н.И., Даниленко В.Н., Маслов Д.А. ТЕСТ-СИСТЕМА ДЛЯ IN VITRO СКРИНИНГА КАНДИДАТОВ В АНТИМИКОБАКТЕРИАЛЬНЫЕ ПРЕПАРАТЫ НА УСТОЙЧИВОСТЬ ОПОСРЕДОВАННУЮ MMPS5-MMPL5 ТРАНСПОРТЕРАМИ Журнал "Генетика" (год публикации - 2020)

7. Ватлин А.А., Климина К.М., Фролова С.Г., Даниленко В.Н., Маслов Д.А. Transcriptomic dataset of Mycolicibacterium smegmatis exposed to an imidazo[1,2-b][1,2,4,5]tetrazine Data in Brief (год публикации - 2020)

8. Д.А. Маслов, К.В. Шур, А.А. Ватлин, О.Б. Беккер, А.В. Коротина, Г.Л. Русинов, В.Н. Чарушин, В.Н. Даниленко Search for azolo[1,2,4,5]tetrazines biotargets in mycobacteria FEBS Open Bio, 2018, 8, Suppl. 1, P. 263, Meeting Abstract: p. 09–172–M. (год публикации - 2018)

Публикации