Optimisation des inhibiteurs des bêta-lactamases de la famille diazabicyclo-octane et conception d'une approche basée sur la spectrométrie de masse pour explorer la polymérisation du peptidoglycane

Le peptidoglycane (PG) forme un réseau covalent comprenant de chaînes glycanes reliées par des peptides. Le PG est une cible validée pour développer de nouveaux antibiotiques parce que c’est un composant spécifique et essentiel des bactéries. En effet, les antibiotiques appartenant à la famille des β-lactamines inactivent les protéines de liaisons à la pénicilline (PLP) qui catalysent la dernière étape de polymérisation du PG. Un mécanisme répandu de résistance est la production de β-lactamases (βL) qui inactivent les β-lactamines. Une première génération d’inhibiteurs de βL a été basée sur le noyau β-lactame suivi par les diazabicyclooctanes (DBO) entrés sur le marché en 2015 avec l’avibactam. L’émergence de mutations compromettant l’efficacité des DBO nous a incités à étudier une série de dérivés obtenue par chimie click qui contenait un groupement triazole. Ce dernier s’est avéré défavorable en raison de l’absence de la liaison hydrogène reliant le carboxamide des DBO commercialisés au résidu conservé N132 des βL. Cependant, la fonctionnalisation du triazole a partiellement restauré l’efficacité des DBO sans altérer leur pénétration. Les PLP peuvent être remplacées par des L,D-transpeptidases (LDT) entrainant une résistance aux β-lactamines. Nous avons étudié le mode d’insertion de nouvelles sous-unités dans le PG en expansion en développant une nouvelle méthode basée sur le marquage avec des isotopes lourds et la spectrométrie de masse. Nous rapportons les modes de polymérisation du PG dans des souches utilisant des PBP et une LDT, seules ou en combinaison, et en présence ou en absence de β-lactamine, ainsi que la participation du recyclage au métabolisme du PG.Bacterial peptidoglycan (PG) is a mesh like structure comprising glycan strands cross-linked by peptide stems. Since PG is a specific and essential component of bacterial cells it is an attractive and validated target for antibacterial agents. Indeed, the first antibiotic in clinical use - the β-lactam penicillin - targets the enzymes catalyzing the final transpeptidation step of PG synthesis - the Penicillin-Binding-Proteins (PBPs). A prevalent mechanism of resistance to β-lactams is the production of β-lactamases (βLs) that inactivate the drugs. A first generation of β-lactamase inhibitors (BLIs) was based on the β-lactam core followed by diazabicyclooctanes (DBOs), which entered the market in 2015 with avibactam. Emergence of mutations compromising the efficacy of DBOs prompted us to study a series of triazole-substituted DBOs that were obtained by click chemistry. The triazole ring was found to be disfavored due to the absence of a hydrogen bond connecting the carboxamide of marketed DBOs to the conserved N132 residue of βLs. However, functionalization of the triazole partially restored inhibition efficacy without impairing drug penetration. Besides the major cross-links formed by PBPs, alternative cross-links are formed by the structurally distinct l,d-transpeptidases (LDTs) mediating resistance to several β-lactams. We investigated the mechanisms of insertion of new subunits into the expanding PG mesh by developing a method based on labeling with heavy isotopes and mass spectrometry. We report the modes of PG polymerization in strains relying on PBPs and LDTs for PG cross-linking in the presence or absence of β-lactams together with the extent of PG recycling

Optimisation des inhibiteurs des bêta-lactamases de la famille diazabicyclo-octane et conception d'une approche basée sur la spectrométrie de masse pour explorer la polymérisation du peptidoglycane

Bacterial peptidoglycan (PG) is a mesh like structure comprising glycan strands cross-linked by peptide stems. Since PG is a specific and essential component of bacterial cells it is an attractive and validated target for antibacterial agents. Indeed, the first antibiotic in clinical use - the β-lactam penicillin - targets the enzymes catalyzing the final transpeptidation step of PG synthesis - the Penicillin-Binding-Proteins (PBPs). A prevalent mechanism of resistance to β-lactams is the production of β-lactamases (βLs) that inactivate the drugs. A first generation of β-lactamase inhibitors (BLIs) was based on the β-lactam core followed by diazabicyclooctanes (DBOs), which entered the market in 2015 with avibactam. Emergence of mutations compromising the efficacy of DBOs prompted us to study a series of triazole-substituted DBOs that were obtained by click chemistry. The triazole ring was found to be disfavored due to the absence of a hydrogen bond connecting the carboxamide of marketed DBOs to the conserved N132 residue of βLs. However, functionalization of the triazole partially restored inhibition efficacy without impairing drug penetration. Besides the major cross-links formed by PBPs, alternative cross-links are formed by the structurally distinct l,d-transpeptidases (LDTs) mediating resistance to several β-lactams. We investigated the mechanisms of insertion of new subunits into the expanding PG mesh by developing a method based on labeling with heavy isotopes and mass spectrometry. We report the modes of PG polymerization in strains relying on PBPs and LDTs for PG cross-linking in the presence or absence of β-lactams together with the extent of PG recycling.Le peptidoglycane (PG) forme un réseau covalent comprenant de chaînes glycanes reliées par des peptides. Le PG est une cible validée pour développer de nouveaux antibiotiques parce que c’est un composant spécifique et essentiel des bactéries. En effet, les antibiotiques appartenant à la famille des β-lactamines inactivent les protéines de liaisons à la pénicilline (PLP) qui catalysent la dernière étape de polymérisation du PG. Un mécanisme répandu de résistance est la production de β-lactamases (βL) qui inactivent les β-lactamines. Une première génération d’inhibiteurs de βL a été basée sur le noyau β-lactame suivi par les diazabicyclooctanes (DBO) entrés sur le marché en 2015 avec l’avibactam. L’émergence de mutations compromettant l’efficacité des DBO nous a incités à étudier une série de dérivés obtenue par chimie click qui contenait un groupement triazole. Ce dernier s’est avéré défavorable en raison de l’absence de la liaison hydrogène reliant le carboxamide des DBO commercialisés au résidu conservé N132 des βL. Cependant, la fonctionnalisation du triazole a partiellement restauré l’efficacité des DBO sans altérer leur pénétration. Les PLP peuvent être remplacées par des L,D-transpeptidases (LDT) entrainant une résistance aux β-lactamines. Nous avons étudié le mode d’insertion de nouvelles sous-unités dans le PG en expansion en développant une nouvelle méthode basée sur le marquage avec des isotopes lourds et la spectrométrie de masse. Nous rapportons les modes de polymérisation du PG dans des souches utilisant des PBP et une LDT, seules ou en combinaison, et en présence ou en absence de β-lactamine, ainsi que la participation du recyclage au métabolisme du PG

Optimisation des inhibiteurs des bêta-lactamases de la famille diazabicyclo-octane et conception d'une approche basée sur la spectrométrie de masse pour explorer la polymérisation du peptidoglycane

Bacterial peptidoglycan (PG) is a mesh like structure comprising glycan strands cross-linked by peptide stems. Since PG is a specific and essential component of bacterial cells it is an attractive and validated target for antibacterial agents. Indeed, the first antibiotic in clinical use - the β-lactam penicillin - targets the enzymes catalyzing the final transpeptidation step of PG synthesis - the Penicillin-Binding-Proteins (PBPs). A prevalent mechanism of resistance to β-lactams is the production of β-lactamases (βLs) that inactivate the drugs. A first generation of β-lactamase inhibitors (BLIs) was based on the β-lactam core followed by diazabicyclooctanes (DBOs), which entered the market in 2015 with avibactam. Emergence of mutations compromising the efficacy of DBOs prompted us to study a series of triazole-substituted DBOs that were obtained by click chemistry. The triazole ring was found to be disfavored due to the absence of a hydrogen bond connecting the carboxamide of marketed DBOs to the conserved N132 residue of βLs. However, functionalization of the triazole partially restored inhibition efficacy without impairing drug penetration. Besides the major cross-links formed by PBPs, alternative cross-links are formed by the structurally distinct l,d-transpeptidases (LDTs) mediating resistance to several β-lactams. We investigated the mechanisms of insertion of new subunits into the expanding PG mesh by developing a method based on labeling with heavy isotopes and mass spectrometry. We report the modes of PG polymerization in strains relying on PBPs and LDTs for PG cross-linking in the presence or absence of β-lactams together with the extent of PG recycling.Le peptidoglycane (PG) forme un réseau covalent comprenant de chaînes glycanes reliées par des peptides. Le PG est une cible validée pour développer de nouveaux antibiotiques parce que c’est un composant spécifique et essentiel des bactéries. En effet, les antibiotiques appartenant à la famille des β-lactamines inactivent les protéines de liaisons à la pénicilline (PLP) qui catalysent la dernière étape de polymérisation du PG. Un mécanisme répandu de résistance est la production de β-lactamases (βL) qui inactivent les β-lactamines. Une première génération d’inhibiteurs de βL a été basée sur le noyau β-lactame suivi par les diazabicyclooctanes (DBO) entrés sur le marché en 2015 avec l’avibactam. L’émergence de mutations compromettant l’efficacité des DBO nous a incités à étudier une série de dérivés obtenue par chimie click qui contenait un groupement triazole. Ce dernier s’est avéré défavorable en raison de l’absence de la liaison hydrogène reliant le carboxamide des DBO commercialisés au résidu conservé N132 des βL. Cependant, la fonctionnalisation du triazole a partiellement restauré l’efficacité des DBO sans altérer leur pénétration. Les PLP peuvent être remplacées par des L,D-transpeptidases (LDT) entrainant une résistance aux β-lactamines. Nous avons étudié le mode d’insertion de nouvelles sous-unités dans le PG en expansion en développant une nouvelle méthode basée sur le marquage avec des isotopes lourds et la spectrométrie de masse. Nous rapportons les modes de polymérisation du PG dans des souches utilisant des PBP et une LDT, seules ou en combinaison, et en présence ou en absence de β-lactamine, ainsi que la participation du recyclage au métabolisme du PG

Optimisation des inhibiteurs des bêta-lactamases de la famille diazabicyclo-octane et conception d'une approche basée sur la spectrométrie de masse pour explorer la polymérisation du peptidoglycane

Bacterial peptidoglycan (PG) is a mesh like structure comprising glycan strands cross-linked by peptide stems. Since PG is a specific and essential component of bacterial cells it is an attractive and validated target for antibacterial agents. Indeed, the first antibiotic in clinical use - the β-lactam penicillin - targets the enzymes catalyzing the final transpeptidation step of PG synthesis - the Penicillin-Binding-Proteins (PBPs). A prevalent mechanism of resistance to β-lactams is the production of β-lactamases (βLs) that inactivate the drugs. A first generation of β-lactamase inhibitors (BLIs) was based on the β-lactam core followed by diazabicyclooctanes (DBOs), which entered the market in 2015 with avibactam. Emergence of mutations compromising the efficacy of DBOs prompted us to study a series of triazole-substituted DBOs that were obtained by click chemistry. The triazole ring was found to be disfavored due to the absence of a hydrogen bond connecting the carboxamide of marketed DBOs to the conserved N132 residue of βLs. However, functionalization of the triazole partially restored inhibition efficacy without impairing drug penetration. Besides the major cross-links formed by PBPs, alternative cross-links are formed by the structurally distinct l,d-transpeptidases (LDTs) mediating resistance to several β-lactams. We investigated the mechanisms of insertion of new subunits into the expanding PG mesh by developing a method based on labeling with heavy isotopes and mass spectrometry. We report the modes of PG polymerization in strains relying on PBPs and LDTs for PG cross-linking in the presence or absence of β-lactams together with the extent of PG recycling.Le peptidoglycane (PG) forme un réseau covalent comprenant de chaînes glycanes reliées par des peptides. Le PG est une cible validée pour développer de nouveaux antibiotiques parce que c’est un composant spécifique et essentiel des bactéries. En effet, les antibiotiques appartenant à la famille des β-lactamines inactivent les protéines de liaisons à la pénicilline (PLP) qui catalysent la dernière étape de polymérisation du PG. Un mécanisme répandu de résistance est la production de β-lactamases (βL) qui inactivent les β-lactamines. Une première génération d’inhibiteurs de βL a été basée sur le noyau β-lactame suivi par les diazabicyclooctanes (DBO) entrés sur le marché en 2015 avec l’avibactam. L’émergence de mutations compromettant l’efficacité des DBO nous a incités à étudier une série de dérivés obtenue par chimie click qui contenait un groupement triazole. Ce dernier s’est avéré défavorable en raison de l’absence de la liaison hydrogène reliant le carboxamide des DBO commercialisés au résidu conservé N132 des βL. Cependant, la fonctionnalisation du triazole a partiellement restauré l’efficacité des DBO sans altérer leur pénétration. Les PLP peuvent être remplacées par des L,D-transpeptidases (LDT) entrainant une résistance aux β-lactamines. Nous avons étudié le mode d’insertion de nouvelles sous-unités dans le PG en expansion en développant une nouvelle méthode basée sur le marquage avec des isotopes lourds et la spectrométrie de masse. Nous rapportons les modes de polymérisation du PG dans des souches utilisant des PBP et une LDT, seules ou en combinaison, et en présence ou en absence de β-lactamine, ainsi que la participation du recyclage au métabolisme du PG

Traceless Staudinger Ligation To Introduce Chemical Diversity on β-Lactamase Inhibitors of Second Generation

International audienc

Heavy isotope labeling and mass spectrometry reveal unexpected remodeling of bacterial cell wall expansion in response to drugs

International audienceAntibiotics of the β-lactam (penicillin) family inactivate target enzymes called D,D-transpeptidases or penicillin-binding proteins (PBPs) that catalyze the last cross-linking step of peptidoglycan synthesis. The resulting net-like macromolecule is the essential component of bacterial cell walls that sustains the osmotic pressure of the cytoplasm. In Escherichia coli , bypass of PBPs by the YcbB L,D-transpeptidase leads to resistance to these drugs. We developed a new method based on heavy isotope labeling and mass spectrometry to elucidate PBP- and YcbB-mediated peptidoglycan polymerization. PBPs and YcbB similarly participated in single-strand insertion of glycan chains into the expanding bacterial side wall. This absence of any transpeptidase-specific signature suggests that the peptidoglycan expansion mode is determined by other components of polymerization complexes. YcbB did mediate β-lactam resistance by insertion of multiple strands that were exclusively cross-linked to existing tripeptide-containing acceptors. We propose that this undocumented mode of polymerization depends upon accumulation of linear glycan chains due to PBP inactivation, formation of tripeptides due to cleavage of existing cross-links by a β-lactam-insensitive endopeptidase, and concerted cross-linking by YcbB

DIAZABICYCLOOCTANE FUNCTIONALIZATION FOR INHIBITION OF -LACTAMASES FROM ENTEROBACTERIA

International audienceSecond-generation-lactamase inhibitors containing a dia abic clooctane (DBO) scaffold restore the activit of-lactams against pathogenic bacteria, including those producing class A, C, and D en mes that are not susceptible to first-generation inhibitors containing a-lactam ring. Here, e report optimi ation of a s nthetic route to access tria ole-containing DBOs and biological evaluation of a series of 17 compounds for inhibition of five-lactamases representative of en mes found in pathogenic Gram-negative bacteria. A strong correlation (Spearman coefficient of 0.87; = 4.7 10-21) as observed bet een the inhibition efficac of purified-lactamases and the potentiation of-lactam antibacterial activit indicating that DBO functionali ation did not impair penetration. In comparison to reference DBOs, avibactam and relebactam, our compounds displa ed reduced efficac likel due to the absence of h drogen bonding ith a conserved asparagine residue at position 132. This as partiall compensated b additional interactions involving certain tria ole substituents

StatProofBook/StatProofBook.github.io: StatProofBook 2022

<h3>The Book of Statistical Proofs, as of 2022</h3> <p><strong>Release Date:</strong> December 29, 2022 – <a href="https://github.com/StatProofBook/StatProofBook.github.io/tree/875c9a3651314aa5ff9441b9e203e6cbae0da471">browse repository at this point in time</a></p> <p><strong>Statistics:</strong> 6 <a href="https://statproofbook.github.io/I/PbA">Authors</a> – 186 <a href="https://statproofbook.github.io/I/DbN">Definitions</a> – 400 <a href="https://statproofbook.github.io/I/PbN">Proofs</a> – 586 <a href="https://statproofbook.github.io/I/ToC">Items in total</a> – 654 <a href="https://github.com/StatProofBook/StatProofBookTools/blob/5379d5b6cdd626a3aa47886edc172e1af5e3bded/write_book/StatProofBook.pdf">PDF pages</a></p> <p><strong>Links:</strong> <a href="https://statproofbook.github.io/">Website</a> – <a href="https://github.com/StatProofBook/StatProofBook.github.io/wiki">Wiki</a> – <a href="https://github.com/StatProofBook">GitHub</a> – <a href="https://twitter.com/StatProofBook">Twitter</a> – <a href="mailto:[email protected]">GMail</a></p&gt

Pharmacological profile and efficiency in vivo of diflapolin, the first dual inhibitor of 5-lipoxygenase-activating protein and soluble epoxide hydrolase

Abstract Arachidonic acid (AA) is metabolized to diverse bioactive lipid mediators. Whereas the 5-lipoxygenase-activating protein (FLAP) facilitates AA conversion by 5-lipoxygenase (5-LOX) to pro-inflammatory leukotrienes (LTs), the soluble epoxide hydrolase (sEH) degrades anti-inflammatory epoxyeicosatrienoic acids (EETs). Accordingly, dual FLAP/sEH inhibition might be advantageous drugs for intervention of inflammation. We present the in vivo pharmacological profile and efficiency of N-[4-(benzothiazol-2-ylmethoxy)-2-methylphenyl]-N′-(3,4-dichlorophenyl)urea (diflapolin) that dually targets FLAP and sEH. Diflapolin inhibited 5-LOX product formation in intact human monocytes and neutrophils with IC50 = 30 and 170 nM, respectively, and suppressed the activity of isolated sEH (IC50 = 20 nM). Characteristic for FLAP inhibitors, diflapolin (I) failed to inhibit isolated 5-LOX, (II) blocked 5-LOX product formation in HEK cells only when 5-LOX/FLAP was co-expressed, (III) lost potency in intact cells when exogenous AA was supplied, and (IV) prevented 5-LOX/FLAP complex assembly in leukocytes. Diflapolin showed target specificity, as other enzymes related to AA metabolism (i.e., COX1/2, 12/15-LOX, LTA4H, LTC4S, mPGES1, and cPLA2) were not inhibited. In the zymosan-induced mouse peritonitis model, diflapolin impaired vascular permeability, inhibited cysteinyl-LTs and LTB4 formation, and suppressed neutrophil infiltration. Diflapolin is a highly active dual FLAP/sEH inhibitor in vitro and in vivo with target specificity to treat inflammation-related diseases