Synthesis of an Antimicrobial Enterobactin-Muraymycin Conjugate for Improved Activity Against Gram-Negative Bacteria

Overcoming increasing antibiotic resistance requires the development of novel antibacterial agents that address new targets in bacterial cells. Naturally occurring nucleoside antibiotics (such as muraymycins) inhibit the bacterial membrane protein MraY, a clinically unexploited essential enzyme in peptidoglycan (cell wall) biosynthesis. Even though a range of synthetic muraymycin analogues has already been reported, they generally suffer from limited cellular uptake and a lack of activity against Gram-negative bacteria. We herein report an approach to overcome these hurdles: a synthetic muraymycin analogue has been conjugated to a siderophore, i. e. the enterobactin derivative EntKL, to increase the cellular uptake into Gram-negative bacteria. The resultant conjugate showed significantly improved antibacterial activity against an efflux-deficient E. coli strain, thus providing a proof-ofconcept of this novel approach and a starting point for the future optimisation of such conjugates towards potent agents against Gram-negative pathogens

Der Protonentransport durch das Membranprotein Bacteriorhodopsin, untersucht mittels zeitaufgelöster lnfrarotspektroskopie

Am Beispiel der Photoreaktion der lichtgetriebenen Protonenpumpe BR konnte gezeigt werden, daß zeitaufgelöste Infrarotdifferenzspektren hoher Qualität nicht nurmit Hilfe der Transmissionstechnik, sondern auch unter Verwendung der ATR-Technik gewonnen werden können. Der Vorteil der ATR-Methode besteht in der Kontrolle wichtiger Parameter wie Temperatur, pH-Wert und Salzkonzentration. Durch die zeitaufgelöste ATR/FT-IR-Spektroskopie ist deshalb eine saubere Trennung der Intermediate der Photoreaktion möglich. Dadurch konnte erstmals das O-BR-Differenzspektrum des Wildtyps ohne Überlagerungen von anderen Intermediaten gewonnen werden. Es zeigte sich, daß die großen strukturellen Änderungen, die im N-Intermediat auftreten, bereits im Übergang von N nach O weitgehend rückgängig gemacht werden. Zur näheren Charakterisierung der Protonentransferschritte in BR ist die Bestimmung der pK$_{a}$-Werte derjenigen Aminosäuren, die am Transportvorgang beteiligt sind, wichtig. Weil die ATR-Technik die Variation des pH-Wertes erlaubt, ist diese Methode zur Messung von pK$_{a}$-Werten geeignet und kann in Kombination mit zeitauflösenden Techniken sogar zur Quantifizierung der pK$_{a}$-Änderungen in transienten Zuständen des Proteins verwendet werden.D96 ist der interne Protonendonor der Schiffschen Base. Um diese Funktion erfüllen zu können, muß der pK$_{a}$ dieser Gruppe im Laufe der Photoreaktion gesenkt werden. Für den pK$_{a}$-Wert von D96 im Grundzustand kann mit Hilfe von Titrationsexperimenten eine untere Grenze von 12 angegeben werden. Wie aus denzeitauflösenden Infrarotmessungen ermittelt wurde, wird er im N-Intermediat auf 7.2 abgesenkt. Dieser Wert bestimmt auch die pH-Abhängigkeit der transientenKonzentrationen der Intermediate N und O. An der Freisetzung des Protons auf der extrazellulären Seite ist E204 maßgeblich beteiligt. Der pK$_{a}$ dieser Aminosäure im Grundzustand konnte durch Vergleich von Experimenten am Wildtyp und an der E204Q Mutante zu 9.2 bestimmt werden. Dabei war die Zuordnung einer Bande zu E204 aber nicht möglich. Wahrscheinlich teilt E204 ein Proton mit einer oder mehreren anderen Aminosäuren, die Teil eines Netzwerkes von Wasserstoffbrücken sind, so daß die Absorptionsänderungen, die mit der Änderung des Protonierungszustandes verbunden sind, sehr gering ausfallen. Der pK$_{a}$-Wert von E204 in den Intermediaten der Photoreaktion kann deshalb nicht angegeben werden. Andere Arbeitsgruppen haben festgestellt, daß bei pH-Werten über 6 die Freisetzung des Protons zu einem früheren Zeitpunkt (L-M-Übergang) erfolgt als bei pH-Werten darunter (mit dem Übergang in den Grundzustand). Abgesehen von einer leichten Freguenzverschiebung der D85-Bande schlägt sich dies nicht in Unterschieden der M-BR Differenzspektren nieder. Im Grundzustand kann aber eine Carbonsäure mit [...

Time-resolved FT-IR spectroscopic investigation of the pH-dependent proton transfer reactions in the E194Q mutant of Bacteriorhodopsin

The photoreaction of the E194Q mutant of bacteriorhodopsin has been investigated at various pH values by time-resolved step-scan Fourier-transform infrared difference spectroscopy employing the attenuated total reflection technique. The difference spectrum at pH 8.4 is comparable to the N-BR difference spectra of the wild type with the remarkable exception that D85 is deprotonated. Since the retinal configuration is not perturbed by the E194Q mutation, it is concluded that there is no interaction of D85 with retinal during the lifetime of the N state. At pH 6, a consecutive state to the O intermediate is detected in which D212 is transiently protonated. The comparison with wild-type bacteriorhodopsin reveals that protonation of D212 represents an intermediate step during proton transfer from D85 to the proton release group in the final stage of the reaction cycle. The described effects are more pronounced in the E194Q mutant than in the E204Q mutant demonstrating different roles of these two glutamates/glutamic acids at least in the final stages of the catalytic cycle of bacteriorhodopsin

Der Protonentransport durch das Membranprotein Bacteriorhodopsin, untersucht mittels zeitaufgeloester Infrarotspektroskopie

Available from TIB Hannover: RA 831(3408) / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekSIGLEDEGerman

Identification of the Product of Photoswitching of an Oxazine Fluorophore Using Fourier Transform Infrared Difference Spectroscopy

Kottke T, van de Linde S, Sauer M, Kakorin S, Heilemann M. Identification of the Product of Photoswitching of an Oxazine Fluorophore Using Fourier Transform Infrared Difference Spectroscopy. JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY LETTERS. 2010;1(21):3156-3159