Работа посвящена найденным с использованием виртуального скрининга на основе структуры мишени ингибиторам HU-белка из Spiroplasma Melliferum. Гистоноподобные HU-белки поддерживают структурную укладку бактериального генома и регулируют основные ДНК-зависимые процессы. Структурно HU-белки представляют собой димер, состоящий из ДНК-связывающего домена, который представлен подвижными «руками» и так называемым «β-седлом» и α-спирального домена (рис.1).
Рис. 1. Слева – показаны элементы вторичной структуры на мономере HU-белка из Spiroplasma Melliferum, в центре – домены HU-белка, справа – димер HU-белка из Spiroplasma Melliferum.
Найденные ингибиторы принадлежат к классу бисфенольных производных флуорена. С использованием комбинации ЯМР-спектроскопии, молекулярного моделирования и ряда биохимических методов изучен механизм функционирования найденных ингибиторов, в частности показано, что данные ингибиторы направлены на интерфейс между α-спиральным доменом одного мономера и β-седлом другого мономера, а не на ДНК-связывающий сайт, что говорит об аллостерическом характере их работы (Рис. 2).
Рис. 2. Расположение ингибитора HU-белка из Spiroplasma melliferum до (зеленый) и после (синий) расчета молекулярной динамики с учетом данных ЯМР.
Описанный в работе механизм аллостерического ингибирования, который не требует прямой конкуренции с ДНК за сайт связывания, следует учитывать при разработке низкомолекулярных ингибиторов нуклеоид-ассоциированных белков, а также других типов ДНК-связывающих мультимерные белки.
Показано, что найденные соединения ингибировали ДНК-связывающие свойства трех протестированных HU-белков из микоплазм S. melliferum и M. Gallicepticum, а также энтеробактерии E. coli. Кроме того, найденные ингибиторы продемонстрировали антимикробную активность против микоплазм.
Так как гистоноподобные HU-белки критически важны для жизнедеятельности микроорганизмов класса Mollicutes, в том числе, болезнетворных представителей этого класса, разработанные ингибиторы являются прототипами антибактериальных лекарственных средств.
Публикация:
Yu.K. Agapova, D.A. Altukhov, V.I. Timofeev, V.S. Stroylov, V.S. Mityanov, D.A. Korzhenevskiy, A.V. Vlaskina, E.V. Smirnova, E.V. Bocharov, T.V. Rakitina. Structure based inhibitors targeting the alpha helical domain of the Spiroplasma melliferum histone like HU protein. // Scientific Reports, 2020, V. 10, Issue 1, № 15128. DOI: 10.1038/S41598-020-72113-4.