Deciphering the final stages of mycobacterial cell wall core biosythesis

Výzva	Podpora excelentných projektov Horizontu Európa
Hlavný riešiteľ	Katarína Mikušová
Prijímateľ	Univerzita Komenského v Bratislave
Celkový rozpočet	2 220 000,00 €
Príspevok poskytovateľa	2 220 000,00 €
Zdroj financovania	Plán obnovy a odolnosti
Začiatok realizácie	september 2023
Koniec realizácie	jún 2026

Anotácia

Tuberkulóza (TBC) je závažné infekčné ochorenie spôsobené baktériou Mycobacterium tuberculosis. Vysoká náročnosť jej liečby čiastočne súvisí so špecifickou štruktúrou bunkového obalu mykobaktérií, ktorý obsahuje účinnú ochrannú vrstvu – extrémne hydrofóbnu vonkajšiu membránu. Jadro bunkovej steny mykobaktérií pozostáva z kovalentného komplexu peptidoglykánu, rozvetveného heteropolysacharidu arabinogalaktánu a mastných kyselín s dlhým reťazcom, známych ako mykolové kyseliny, ktoré tvoria základ vonkajšej membrány. Napriek kľúčovému významu bunkovej steny pre patogenitu M. tuberculosis, vedomosti o jej výstavbe nie sú dostatočné. V predloženom projekte plánujeme: (i) odhaliť mechanizmus exportu galaktánového polyméru prostredníctvom špecifického ABC transportéra a preskúmať možnú koordináciu jeho syntézy a exportu. Pri riešení tohto cieľa využijeme kryo-elektrónovú mikroskopiu so zámerom získať vysokokvalitné štruktúry ABC transportéra, spolu s jeho substrátmi a interakčnými partnermi. (ii) objaviť nový transportný systém pre proteíny zapojené do produkcie prekurzora arabinánovej zložky bunkovej steny. Tieto proteíny sa nachádzajú v periplazme, ale neobsahujú žiadne známe exportné signály. Na riešenie tohto cieľa využijeme CRISPR interferenciu a monitorovanie zmien v pripravených kmeňoch mykobaktérií so zníženou expresiou génov kódujúcich potenciálny transportný systém pomocou moderných biochemických a mikroskopických techník. Príloha č. 2 Zmluvy o poskytnutí prostriedkov mechanizmu (iii) identifikovať substráty pre enzýmy ligázy, ktoré katalyzujú pripojenie arabinogalaktánu a peptidoglykánu, čo je kľúčová reakcia pre konštrukciu mykobakteriálneho bunkového obalu. Tieto substráty budú získané z kmeňov, v ktorých bola znížená transkripcia génov kódujúcich enzýmy katalyzujúce ligáciu. Štruktúra izolovaných substrátov bude získaná pomocou hmotnostnej spektrometrie s vysokým rozlíšením a NMR. Uvedené tri procesy sú časovo a priestorovo prepojené, pričom sú súčasťou finálnych krokov syntézy bunkovej steny M. tuberculosis. Nové poznatky v tejto oblasti získané pomocou najmodernejších technológií, majú potenciál otvoriť perspektívy pre vývoj nových liekov proti TBC.