@article{HansenSeilerRumpfetal.2012,
  author    = {Hansen, Niels and Seiler, Carola and Rumpf, Julian and Kraft, Peter and Dlaske, Henry and Abele-Horn, Marianne and Muellges, Wolfgang},
  title     = {Human Tuberculous Meningitis Caused by \(Mycobacterium\) \(caprae\)},
  series = {Case Reports in Neurology},
  volume    = {4},
  journal   = {Case Reports in Neurology},
  number    = {1},
  doi       = {10.1159/000337299},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-123425},
  pages     = {54-60},
  year      = {2012},
  abstract  = {INTRODUCTION: Tuberculous meningitis (TM) causes substantial morbidity and mortality in humans. Human TM has been known to be induced by bacteria from the Mycobacterium tuberculosis complex (MTBC), such as M. tuberculosis and M. bovis. CASE PRESENTATION: We describe a case of meningitis treated with fosfomycin, which showed partial effectiveness in an 80-year-old patient. After a lethal myocardial infarction, M. caprae (MC) was identified in cerebrospinal fluid culture. This isolated acid-fast organism was first identified as MTBC by MTBC-specific PCR (16S rDNA-PCR). Furthermore, species-specific identification of the isolate was done by gyrB PCR-restriction fragment length polymorphism analysis of a part of gyrB DNA. Colony morphology of the isolated MC strain showed dysgonic growth on Lowenstein-Jensen medium. The strain was susceptible to pyrazinamide (PZA). CONCLUSION: This isolated strain was convincingly identified as MC according to the phenotypic and genotypic characteristics and PZA sensitivity. This is the first report of MC causing TM.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Kesetovic2016,
  author    = {Kesetovic, Diana},
  title     = {Synthesis and biological testing of potential anti-tuberculosis drugs targeting the β-ketoacyl ACP synthase},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-131301},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2016},
  abstract  = {With 9.6 million new cases and 1.5 million deaths in 2014, tuberculosis (TB) is alongside with AIDS the most deadly infection.‎ Foremost, the increased prevalence of resistant strains of M. tuberculosis among the TB-infected population represents a serious thread. Hence, in the last decades, novel drug targets have been investigated worldwide. So far a relatively unexplored target is the cell wall enzyme β-ketoacyl-ACP-synthase "KasA", which plays a crucial role in maintaining the membrane impermeability and hence the cell ability to resist to the immune response and drug therapy. KasA is a key enzyme in the fatty acid synthase "FAS-II" elongation cycle, responsible for the extension of the growing acyl chain within the biosynthesis of precursors for the most hydrophobic constituents of the cell wall - mycolic acids. Design of the novel KasA inhibitors, performed in the research group of Prof. Sotriffer by C. Topf and B. Schaefer, was based on the recently published crystal structure of KasA‎ in complex with its known inhibitor thiolactomycin (TLM). Considering the essential ligand-enzyme interactions, a pharmacophore model was built and applied in the virtual screening of a modified ZINC database. Selected hits with the best in silico affinity data have been reported by Topf‎ and Schaefer‎. In this work, two of the obtained hits were synthesized and their structure was systematically varied. First, a virtual screening hit, chromone-2-carboxamide derivative GS-71, was modified in the amide part. Since the most of the products possessed a very low solubility in the aqueous buffer medium used in biological assays, polar groups (nitro, succinamidyl and trimethyl-amino substituent in position 6 of the chromone ring or hydroxyl group on the benzene ring in the amide part have been inserted to the molecule. Further variations yielded diaryl ketones, diaryl ketone bearing a succinamidyl substituent, carboxamide bearing a methylpiperazinyl-4-oxobutanamido group and methyl-malonyl ester amides. Basically, the essential structural features necessary for the ligand-enzyme interactions have been maintained. The latter virtual screening hit, a pyrimidinone derivative VS-8‎ was synthesized and the structure was modified by substitution in positions 2, 4, 5 and 6 of the pyrimidine ring. Due to autofluorescence, detected in most of the products, this model structure was not further varied. Simultaneously, experiments on solubilization of the first chromone-2-carboxamides with cyclodextrins, cyclic oligosacharides known to form water-soluble inclusion complexes, were performed. Although the assessed solubility of the chromone 3b/DIMEB (1:3) mixture exceeded 14-fold the intrinsic one, the achieved 100 µM solubility was still not sufficient to be used as a stock solution in the binding assay. The experiments with cyclodextrin in combination with DMSO were ineffective. Owing to high material costs necessary for the appropriate cyclodextrin amounts, the aim focused on structural modification of the hydrophobic products. Precise structural data have been obtained from the solved crystal structures of three chromone derivatives: the screening hit GS-71 (3b), its trimethylammonium salt (18) and 6-nitro-substituted N-benzyl-N-methyl-chromone-2-carboxamide (9i). The first two compounds are nearly planar with an anti-/trans-rotamer configuration. In the latter structure, the carboxamide bridge is bent out of the chromone plane, showing an anti-rotamer, too. Considering the relatively low partition coefficient of compound 3b (cLogP = 2.32), the compound planarity and correlating tight molecular packing might be the factors significantly affecting its poor solubility. Regarding the biological results of the chromone-based compounds, similar structure-activity correlations could be drawn from the binding assay and the whole cell activity testing on M. tuberculosis. In both cases, the introduction of a nitro group to position 6 of the chromone ring and the presence of a flexible substituent in the amide part showed a positive effect. In the binding study, the nitro group at position 4 on the N-benzyl residue was of advantage, too. The highest enzyme affinity was observed for N-(4-nitrobenzyl)-chromone-2-carboxamide 4c (KD = 34 µM), 6-nitro substituted N-benzyl-chromone-2-carboxamide 9g (KD = 40 µM) and 6‑nitro-substituted N-(4-nitrobenzyl)-chromone-2-carboxamide 9j (KD = 31 µM), which could not be attributed to the fluorescence quenching potential of the nitro group. The assay interference potential of chromones, due to a covalent binding on the enzyme sulfhydryl groups, was found to be negligible at the assay conditions. Moderate in vivo activity was detected for 6‑nitro-substituted N-benzyl-chromone-2-carboxamide 9g and its N-benzyl-N-methyl-, N‑furylmethyl-, N-cyclohexyl- and N-cyclohexylmethyl derivatives 9i, 9d, 9e, 9f, for which MIC values 20 - 40 µM were assessed. Cytotoxicity was increased in the N‑cyclohexylmethyl derivative only. None of the pyrimidine-based compounds showed activity in vivo. The affinity of the model structure, VS-8, surpassed with KD = 97 µM the assessed affinity of TLM (KD = 142 µM). Since for the model chromone compound GS-71 no reliable KasA binding data could be obtained, a newly synthesized chromone derivative 9i was docked into the KasA binding site, in order to derive correlation between the in silico and in vitro assessed affinity. For the 6‑nitro-derivative 9i a moderate in vivo activity on M. tuberculosis was obtained. The in silico predicted pKi values for TLM and 9i were higher than the corresponding in vitro results, maintaining though a similar tendency, i.e., the both affinity values for compound 9i (pKi predicted = 6.64, pKD experimental = 4.02) surpassed those obtained for TLM (pKi predicted = 5.27, pKD experimental = 3.84). Nevertheless, the experimental pKD values are considered preliminary results. The binding assay method has been improved in order to acquire more accurate data. Owing to the method development, limited enzyme batches and solubility issues, only selected compounds could be evaluated. The best hits, together with the compounds active on the whole cells of M. tuberculosis, will be submitted to the kinetic enzyme assay, in order to confirm the TLM-like binding mechanism. Regarding the in vivo testing results, no correlations could be drawn between the predicted membrane permeability values and the experimental data, as for the most active compounds 9e and 9f, a very low permeability was anticipated (0.4 and 0.7 \%, respectively). Further biological tests would be required to investigate the action- or transport mode.},
  subject      = {Tuberkelbakterium},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Loeff2021,
  author    = {Loeff, Rebekka Magdalena},
  title     = {Screening auf multiresistente Erreger, Erhebung von Tuberkulose- und Impfstatus sowie sonstiger meldepflichtiger Infektionskrankheiten bei Gefl{\"u}chteten am Universit{\"a}tsklinikum W{\"u}rzburg im Zeitraum vom 1.11.2015 bis 30.04.2016},
  doi       = {10.25972/OPUS-23942},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-239424},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2021},
  abstract  = {Hintergrund: Gefl{\"u}chtete haben ein hohes Risiko, Multiresistente Erreger (MRE) zu tragen. Infektionen mit MRE (Multiresistente Gram-negative Bakterien [MRGN] und Methicillin-resistenter Staphylococcus aureus [MRSA]) sind mit einer erh{\"o}hten Mortalit{\"a}t, Krankenhausaufenthaltsdauer und Krankenhauskosten assoziiert. Der Einfluss von pr{\"a}disponierenden Faktoren f{\"u}r eine Besiedlung mit MRE ist f{\"u}r Gefl{\"u}chtete noch unzureichend erforscht. Kenntnisse {\"u}ber pr{\"a}disponierende Faktoren k{\"o}nnen helfen, Infektionsschutzmaßnahmen f{\"u}r Gefl{\"u}chtete in Krankenh{\"a}usern anzupassen. Methodik: Von November 2015 bis April 2016 wurden 134 Gefl{\"u}chtete am Universit{\"a}tsklinikum W{\"u}rzburg auf MRE im Nasen-/Rachen- (MRSA), Rektal- (MDRGN-Enterobacteriaceae, MDRGN-Pseudomonas aeruginosa) und Haut-/Rachenabstrich (MDRGN-Acinetobacter baumannii) gescreent. Ergebnisse: 62,7\% von 134 gescreenten Fl{\"u}chtlingen waren m{\"a}nnlichen Geschlechts und das Durchschnittsalter lag bei 19 Jahren [IQR: 7-31]. 23,9\% (n=32) zeigten einen positiven MRE-Befund (MRSA: 3,4 \% von 118, 2MDRGN-Neop{\"a}d: 19,3 \% von 57, 3MDRGN: 13,6 \% von 125, 4MDRGN: 0 \% von 125). Es wurden 25 Escherichia coli (98,3\%), 3 Klebsiella pneumoniae (10,7\%) und keine positiven Befunde auf Pseudomonas aeruginosa oder Acinetobacter baumannii gefunden. 3 Gefl{\"u}chtete (9,6\%) zeigten eine Mehrfachbesiedlung und 2 Gefl{\"u}chtete (6,2\%) wiesen eine durch MRE bedingte Infektionserkrankung auf (submandibul{\"a}rer Abszess, Pyelonephritis). Bei 94 Gefl{\"u}chteten mit vollst{\"a}ndigem Screening waren Gefl{\"u}chtete mit positivem MRE-Befund im Vergleich zu Gefl{\"u}chteten mit negativem MRE-Befund j{\"u}ngeren Alters (Medianalter: 8 Jahre [IQR: 3-36] vs. 24 Jahre [IQR: 14-33]) und vermehrt weiblichen Geschlechts (61,1\%). Gefl{\"u}chtete mit positivem MRE-Befund wiesen zudem im Vergleich vermehrt pr{\"a}disponierende Faktoren auf, bspw. einen vorherigen Krankenhausaufenthalt (61,1 \% vs. 35,5\%), chronische Pflegebed{\"u}rftigkeit (16,7 \% vs. 1,3 \%) oder eine Fluchtanamnese ≤ 3 Monate (80,0 \% vs. 29,4 \%). Schlussfolgerung: Pr{\"a}disponierende Faktoren spielen eine große Rolle f{\"u}r eine Besiedlung mit MRE. Prospektive Studien sollten folgen, um pr{\"a}disponierende Faktoren f{\"u}r eine Besiedlung mit MRE bei Gefl{\"u}chteten besser charakterisieren zu k{\"o}nnen.},
  subject      = {Gefl{\"u}chtete},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Moellering2018,
  author    = {M{\"o}llering, Nele},
  title     = {Drug Monitoring von Efavirenz im Rahmen der antiretroviralen Kombinationstherapie mit tuberkulostatischer Begleittherapie in S{\"u}dafrika},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-162100},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2018},
  abstract  = {In S{\"u}dafrika ist die Tuberkulose die h{\"a}ufigste opportunistische Infektion bei HIV-Patienten. Eine gleichzeitige Therapie mit Rifampicin f{\"u}hrt zur Induktion von CYP-Enzymen und folglich zu kritischen Medikamenteninteraktionen mit einem relevanten Risiko f{\"u}r Ver{\"a}nderungen der Medikamentenkonzentration z.B. von EFV. Da Drugmonitoring in S{\"u}dafrika nicht routinem{\"a}ßig durchgef{\"u}hrt wird, liegen keine hinreichenden Daten {\"u}ber EFV-Serumkonzentrationen in dieser Population vor. In der vorliegenden Untersuchung wurden daher klinische und pharmakokinetische Daten s{\"u}dafrikanischer HIV-Patienten unter Therapie mit EFV und Rifampicin erhoben und unterschiedliche Einflussfaktoren auf die EFV-Serumkonzentrationen untersucht. Insgesamt wurden bei 93 erwachsenen HIV-Patienten der HIV-Tageskliniken „Delft Community Health Clinic" und „Tygerberg hospitals" die EFV-Serumkonzentrationen w{\"a}hrend einer Routineuntersuchung, zu einem zuf{\"a}lligen, dem Patienten vorher unbekannten Zeitpunkt bestimmt. Letztlich konnten 80 HIV-Patienten unter antiretroviraler Therapie mit EFV und tuberkulostatischer Therapie mit Rifampicin in die vorliegende Untersuchung einbezogen werden. Die gemessenen EFV-Serumkonzentrationen lagen zwischen 422 ng/ml und 33.023 ng/ml und ergaben einen Mittelwert von 3.437 ± 4.806 ng/ml. Davon lagen die Serumkonzentrationen bei 68 \% (n = 54) der Patienten im angestrebten therapeutischen Bereich; 20 \% (n = 16) lagen dar{\"u}ber und 10 \% (n = 16) darunter. In der untersuchten Risikopopulation lagen also 32\% der EFV-Serumkonzentrationen außerhalb des therapeutischen Bereichs, deutlich mehr Serumkonzentrationen als bei einer Vergleichspopulation in Deutschland (16\%). Bei 88\% der Patienten lagen jedoch mindestens ausreichende EFV-Serumkonzentrationen vor, obwohl durch die Enzyminduktion durch Rifampicin niedrigere EFV-Serumkonzentrationen zu erwarten gewesen w{\"a}ren. Es konnte ein signifikanter Unterschied in der Therapiedauer mit Rifampicin im Vergleich der Patientengruppen mit EFV-Serumkonzentrationen innerhalb und oberhalb des angestrebten therapeutischen Bereichs festgestellt werden (p = 0,033). Die Patienten in der Gruppe mit EFV-Serumkonzentrationen innerhalb des therapeutischen Bereichs nahmen Rifampicin im Durchschnitt seit 121 Tagen und somit 35 Tage l{\"a}nger als die Patienten in der Vergleichsgruppe ein. Eine m{\"o}gliche Ursache k{\"o}nnte die intensivere Enzyminduktion durch konstantere bzw. h{\"o}here Serumkonzentrationen von Rifampicin sein. Der Einfluss der Therapiedauer mit Rifampicin auf die H{\"o}he der EFV-Serumkonzentrationen konnte in anderen Studien allerdings nicht gezeigt werden. EFV-Serumkonzentrationen innerhalb des Therapeutischen Bereichs waren außerdem mit einer signifikant l{\"a}ngeren Therapiedauer mit EFV assoziiert (p = 0,044). Dies k{\"o}nnte an einer mit der Therapiedauer zunehmenden Therapieadh{\"a}renz liegen, die in mehreren Studien beschrieben wurde. Eine gute Therapieadh{\"a}renz ist eine wichtige Voraussetzung f{\"u}r konstante EFV-Serumkonzentrationen. Bezogen auf das gesamte Patientenkollektiv konnte in der vorliegenden Untersuchung jedoch kein signifikanter Zusammenhang zwischen einer guten bzw. einer schlechten Therapieadh{\"a}renz und der H{\"o}he der EFV-Serumkonzentrationen gezeigt werden. EFV-Serumkonzentrationen oberhalb des Therapeutischen Bereichs waren mit signifikant h{\"o}heren ALT-Werten assoziiert. Unter einer Therapie mit EFV k{\"o}nnen hepatotoxische Nebenwirkungen auftreten, es scheint jedoch kein eindeutiger Zusammenhang zwischen der H{\"o}he der EFV-Serumkonzentrationen und der H{\"o}he der Transaminasen zu bestehen. Im Einzelfall k{\"o}nnte bei einem HIV-Patienten mit unerkl{\"a}rbarem Transaminasenanstieg eine Bestimmung der EFV-Serumkonzentration sinnvoll sein, um Anhaltspunkte f{\"u}r eine Hepatotoxizit{\"a}t von EFV im Zusammenhang mit EFV-Serumkonzentrationen zu finden. Zwischen den Patientengruppen mit EFV-Serumkonzentrationen innerhalb und oberhalb des therapeutischen Bereichs zeigte sich außerdem ein signifikanter Unterschied in der ethnischen Zugeh{\"o}rigkeit (p = 0,046). Der Anteil der schwarzen Patienten in der Gruppe mit erh{\"o}hten Serumkonzentrationen war mit 75 \% (n = 12) signifikant h{\"o}her als in der Gruppe mit Serumkonzentrationen innerhalb des angestrebten Bereichs (44 \%, n = 24). Der Einfluss der ethnischen Zugeh{\"o}rigkeit auf die EFV-Serumkonzentrationen k{\"o}nnte an dem in der schwarzen Bev{\"o}lkerung {\"u}berdurchschnittlich h{\"a}ufig vorkommenden Polymorphismus CYP2B6 516 TT liegen. Dieser Polymorphismus ist mit deutlich h{\"o}heren EFV-Serumkonzentrationen assoziiert. In einigen Studien fanden sich insbesondere h{\"o}here EFV-Serumkonzentrationen bei schwarzen, weiblichen Patientinnen im Vergleich zu weißen, m{\"a}nnlichen Patienten. Dieser Einfluss des Geschlechts auf die H{\"o}he der EFV-Serumkonzentrationen konnte in der vorliegenden Untersuchung nicht gezeigt werden. Weitere Begleitmedikamente scheinen die EFV-Serumkonzentrationen zus{\"a}tzlich zu beeinflussen. Bei Patienten, die zus{\"a}tzlich Vitamin C einnahmen (n = 9), konnten signifikant h{\"o}here EFV-Serumkonzentrationen im Vergleich zu der Patientengruppe, die kein Vitamin C einnahmen, gemessen werden. Eine m{\"o}gliche Erkl{\"a}rung ist die durch die Anwendung der Komplement{\"a}rmedizin gef{\"o}rderte St{\"a}rkung des Eigenverantwortungsgef{\"u}hls des Patienten und der Akzeptanz gegen{\"u}ber der Schulmedizin und einer damit einhergehenden Verbesserung der Therapieadh{\"a}renz. Es konnte kein Zusammenhang zwischen dem Alter der Patienten, dem WHO-Stadium der Erkrankung, der H{\"o}he der CD4-Zellzahl bzw. der Viruslast oder dem EFV- Dosierungsintervall und der H{\"o}he der EFV-Serumkonzentrationen gezeigt werden. Zusammenfassend konnten bei HIV-Patienten mit nachgewiesenermaßen enzyminduzierender Begleitmedikation mit Rifampicin weitere Einflussfaktoren auf die EFV-Serumkonzentrationen bestimmt werden. Faktoren wie ethnische Herkunft, weitere Begleitmedikamente und die Therapiedauer scheinen die EFV-Serumkonzentrationen zus{\"a}tzlich zu beeinflussen. Im untersuchten Patientenkollektiv lagen allerdings bei 88\% der Patienten mindestens ausreichende EFV-Serumkonzentrationen vor, sodass die Therapie als ausreichend sicher angesehen werden kann. Die Messung der EFV-Serumkonzentrationen k{\"o}nnte genutzt werden, um den Therapieerfolg bei HIV-Patienten unter einer antiretroviralen Therapie und einer tuberkulostatischen Begleittherapie mit Rifampicin weiter zu verbessern.},
  subject      = {Arzneimittel{\"u}berwachung},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Schaefer2014,
  author    = {Sch{\"a}fer, Christin Marliese},
  title     = {Approaching antimicrobial resistance - Structural and functional characterization of the fungal transcription factor Mrr1 from Candida albicans and the bacterial ß-ketoacyl-CoA thiolase FadA5 from Mycobacterium tuberculosis},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-108400},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2014},
  abstract  = {The number of fungal infections is rising in Germany and worldwide. These infections are mainly caused by the opportunistic fungal pathogen C. albicans, which especially harms immunocompromised people. With increasing numbers of fungal infections, more frequent and longer lasting treatments are necessary and lead to an increase of drug resistances, for example against the clinically applied therapeutic fluconazole. Drug resistance in C. albicans can be mediated by the Multidrug resistance pump 1 (Mdr1), a membrane transporter belonging to the major facilitator family. However, Mdr1-mediated fluconazole drug resistance is caused by the pump's regulator, the transcription factor Mrr1 (Multidrug resistance regulator 1). It was shown that Mrr1 is hyperactive without stimulation or further activation in resistant strains which is due to so called gain of function mutations in the MRR1 gene. To understand the mechanism that lays behind this constitutive activity of Mrr1, the transcription factor should be structurally and functionally (in vitro) characterized which could provide a basis for successful drug development to target Mdr1-mediated drug resistance caused by Mrr1. Therefore, the entire 1108 amino acid protein was successfully expressed in Escherichia coli. However, further purification was compromised as the protein tended to form aggregates, unsuitable for crystallization trials or further characterization experiments. Expression trials in the eukaryote Pichia pastoris neither yielded full length nor truncated Mrr1 protein. In order to overcome the aggregation problem, a shortened variant, missing the N-terminal 249 amino acids named Mrr1 '250', was successfully expressed in E. coli and could be purified without aggregation. Similar to the wild type Mrr1 '250', selected gain of function variants were successfully cloned, expressed and purified with varying yields and with varying purity. The Mrr1 `250' construct contains most of the described regulatory domains of Mrr1. It was used for crystallization and an initial comparative analysis between the wild type protein and the variants. The proposed dimeric form of the transcription factor, necessary for DNA binding, could be verified for both, the wild type and the mutant proteins. Secondary structure analysis by circular dichroism measurements revealed no significant differences in the overall fold of the wild type and variant proteins. In vitro, the gain of function variants seem to be less stable compared to the wild type protein, as they were more prone to degradation. Whether this observation holds true for the full length protein's stability in vitro and in vivo remains to be determined. The crystallization experiments, performed with the Mrr1 '250' constructs, led to few small needle shaped or cubic crystals, which did not diffract very well and were hardly reproducible. Therefore no structural information of the transcription factor could be gained so far. Infections with M. tuberculosis, the causative agent of tuberculosis, are the leading cause of mortality among bacterial diseases. Especially long treatment times, an increasing number of resistant strains and the prevalence of for decades persisting bacteria create the necessity for new drugs against this disease. The cholesterol import and metabolism pathways were discovered as promising new targets and interestingly they seem to play an important role for the chronic stage of the tuberculosis infection and for persisting bacteria. In this thesis, the 3-ketoacyl-CoA thiolase FadA5 from M. tuberculosis was characterized and the potential for specifically targeting this enzyme was investigated. FadA5 catalyzes the last step of the β-oxidation reaction in the side-chain degradation pathway of cholesterol. We solved the three dimensional structure of this enzyme by X-ray crystallography and obtained two different apo structures and three structures in complex with acetyl-CoA, CoA and a hydrolyzed steroid-CoA, which is the natural product of FadA5. Analysis of the FadA5 apo structures revealed a typical thiolase fold as it is common for biosynthetic and degradative enzymes of this class for one of the structures. The second apo structure showed deviations from the typical thiolase fold. All obtained structures show the enzyme as a dimer, which is consistent with the observed dimer formation in solution. Thus the dimer is likely to be the catalytically active form of the enzyme. Besides the characteristic structural fold, the catalytic triad, comprising two cysteines and one histidine, as well as the typical coenzyme A binding site of enzymes belonging to the thiolase class could be identified. The two obtained apo structures differed significantly from each other. One apo structure is in agreement with the characteristic thiolase fold and the well-known dimer interface could be identified in our structure. The same characteristics were observed in all complex structures. In contrast, the second apo structure followed the thiolase fold only partially. One subdomain, spanning 30 amino acids, was in a different orientation. This reorientation was caused by the formation of two disulfide bonds, including the active site cysteines, which rendered the enzyme inactive. The disulfide bonds together with the resulting domain swap still permitted dimer formation, yet with a significantly shifted dimer interface. The comparison of the apo structures together with the preliminary activity analysis performed by our collaborator suggest, that FadA5 can be inactivated by oxidation and reactivated by reduction. If this redox switch is of biological importance requires further evaluation, however, this would be the first reported example of a bacterial thiolase employing redox regulation. Our obtained complex structures represent different stages of the thiolase reaction cycle. In some complex structures, FadA5 was found to be acetylated at the catalytic cysteine and it was in complex with acetyl-CoA or CoA. These structures, together with the FadA5 structure in complex with a hydrolyzed steroid-CoA, revealed important insights into enzyme dynamics upon ligand binding and release. The steroid-bound structure is as yet a unique example of a thiolase enzyme interacting with a complex ligand. The characterized enzyme was used as platform for modeling studies and for comparison with human thiolases. These studies permitted initial conclusions regarding the specific targetability of FadA5 as a drug target against M. tuberculosis infection, taking the closely related human enzymes into account. Additional analyses led to the proposal of a specific lead compound based on the steroid and ligand interactions within the active site of FadA5.},
  subject      = {Multidrug-Resistenz},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Waltenberger2012,
  author    = {Waltenberger, Constanze Ricarda Maria},
  title     = {Virtuelles Screening nach einer neuen Inhibitorklasse der Enoyl-ACP-Reduktase InhA aus Mycobacterium tuberculosis},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-73736},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2012},
  abstract  = {Die Zahl der Tuberkuloseerkrankungen ist in den letzten Jahrzehnten weltweit gestiegen. Da es an innovativen Antituberkulotika mangelt, werden nach wie vor Medikamente der ersten Generation eingesetzt. Das wachsende Problem sind multi-resistente und extrem-resistente Bakterienst{\"a}mme, die kaum oder gar nicht auf die medikament{\"o}se Therapie ansprechen. Charakteristisch f{\"u}r M. tuberculosis ist eine dicke Zellwand. Der Aufbau der Zellwand erm{\"o}glicht es dem Bakterium in den Makrophagen zu persistieren und sich dort zu vermehren. Die Zellwand ist reich an Mykols{\"a}uren und so wenig durchl{\"a}ssig f{\"u}r Fremdstoffe. Das mykobakterielle Zellwandskelett kann man in zwei Teile unterteilen, den Zellwandkern und die {\"a}ußere Lipidh{\"u}lle. Die freien Lipide der {\"a}ußeren Lipidh{\"u}lle dienen als Signalmolek{\"u}le im Krankheitsverlauf und interkalieren mit den Mykols{\"a}uren des Zellwandkerns. M. tuberculosis besitzt f{\"u}r die Fetts{\"a}urebiosynthese zwei Enzymkomplexe: Die Typ-I-Fetts{\"a}uresynthase, die auch in S{\"a}ugetieren zu finden ist, produziert Fetts{\"a}uren von C16- bis C26-Kettenl{\"a}nge, die dann in der Typ-II-Fetts{\"a}uresynthase (FAS-II) zu Meromykols{\"a}uren verl{\"a}ngert werden. Im Synthesezyklus des FAS-II sind mehrere monofunktionale Enzyme hintereinander geschaltet. Wird eines dieser Enzyme in seiner Funktion gest{\"o}rt, kumulieren Zwischenprodukte und ben{\"o}tigte Zellwandlipide k{\"o}nnen nicht synthetisiert werden. In der Folge wird die Zellwand instabil und das Bakterium stirbt. Die mykobakterielle Lipidbiosynthese ist somit ein ideales Target f{\"u}r die Entwicklung neuer Antituberkulotika. Ziel dieser Arbeit war es, eine neue Inhibitorklasse des FAS-II Enzyms InhA des M. tuberculosis mittels virtuellem Screening zu finden. F{\"u}r das virtuelle Screening wurden drei aufeinander aufbauende Pharmakophorhypothesen entwickelt und mit diesen zwei unabh{\"a}ngige Datenbanken durchsucht. Als Grundlage f{\"u}r die Berechnungen des virtuellen Screenings diente die PDB R{\"o}ntgenkristallstruktur 2h7m mit dem Liganden 1-Cyclohexyl-N-(3,5-dichlorophenyl)-5-oxopyrrolidin-3-carboxamid. F{\"u}r die Erstellung der Pharmakophorhypothesen wurden zuerst die Strukturen des Enzyms mit und ohne Ligand bez{\"u}glich ihrer Konformationsunterschiede vor allem im Bereich der Bindetasche analysiert. Als n{\"a}chstes wurden die Wechselwirkungen des Liganden mit den Aminos{\"a}uren der Bindetasche und dem Cofaktor n{\"a}her analysiert und die verschiedenen Wechselwirkungsarten hinsichtlich ihrer Relevanz f{\"u}r eine inhibitorische Aktivit{\"a}t beurteilt. Schließlich wurde eine Bindetaschenanalyse durchgef{\"u}hrt und Hotspots f{\"u}r unterschiedliche chemische Funktionalit{\"a}ten berechnet. F{\"u}r das Datenbankenscreening wurden das ZINC 'drug-like' Subset (2005) und CCGs MOE 2006 Vendor Compound 3D Collection verwendet, beides Datenbanken exklusiv kommerziell erh{\"a}ltlicher Verbindungen. Das ZINC 'drug-like' Subset wurde {\"u}ber einen f{\"u}r InhA individuell angepassten hierarchischen Filter numerisch reduziert. Von den verbleibenden Verbindungen wurde eine Konformerendatenbank berechnet. Die MOE 2006 Vendor Compound 3D Collection lag bereits als Konformerendatenbank vor und wurde f{\"u}r das Screening 'as-is' verwendet. Mit den Pharmakophorhypothesen I und II wurde das reduzierte ZINC 'drug-like' Subset gescreent. F{\"u}r die Treffer wurden Fingerprints berechnet, sie danach mithilfe des Tanimotokoeffizienten nach ihrer {\"A}hnlichkeit in Cluster eingeteilt und visuell analysiert; 149 Verbindungen wurden f{\"u}r die Dockingsimulationen ausgew{\"a}hlt. Die MOE Konformerendatenbank wurde ebenso {\"u}ber einen f{\"u}r InhA individuell angepassten hierarchischen Filter numerisch reduziert und mit der Pharmakophorhypothese III gescreent, 28 Verbindungen wurden f{\"u}r die Dockingsimulationen ausgew{\"a}hlt. Die Dockingsimulationen wurden mit den Programmen MOE Dock und Autodock durchgef{\"u}hrt. Die Ergebnisse wurden numerisch ausgewertet und innerhalb der Bindetasche relativ zur jeweiligen zugrunde liegenden Pharmakophorhypothese visuell analysiert; 27 Substanzen wurden schließlich f{\"u}r die Testungen ausgew{\"a}hlt. Die Testungen erfolgten mit einem enzymatischen Assay und einem Assay an attenuierten M. tuberculosis F{\"u}r die Etablierung des enzymatischen Assays wurde das Enzym InhA mittels Vektortransformation in E. coli {\"u}berexprimiert und s{\"a}ulenchromatographisch aufgereinigt. Das Substrat 2-trans-Octenoyl-Coenzym A wurde synthetisiert. Von den 27 ausgew{\"a}hlten Substanzen waren 9 im Handel erh{\"a}ltlich und wurden schließlich auf ihre inhibitorische Aktivit{\"a}t getestet. Es wurden ein Thiazolidin-2,4-dion, ein 2-Thioxoimidazolidin-4-on und ein Sulfonamid als aktive Substanzen gefunden.},
  subject      = {Screening},
  language  = {de}
}