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Pyridylpiperazine-based allosteric inhibitors of RND-type multidrug efflux pumps.
Plé, Coline; Tam, Heng-Keat; Vieira Da Cruz, Anais; Compagne, Nina; Jiménez-Castellanos, Juan-Carlos; Müller, Reinke T; Pradel, Elizabeth; Foong, Wuen Ee; Malloci, Giuliano; Ballée, Alexia; Kirchner, Moritz A; Moshfegh, Parisa; Herledan, Adrien; Herrmann, Andrea; Deprez, Benoit; Willand, Nicolas; Vargiu, Attilio Vittorio; Pos, Klaas M; Flipo, Marion; Hartkoorn, Ruben C.
  • Plé C; Univ. Lille, CNRS, Inserm, CHU Lille, Institut Pasteur Lille, U1019-UMR 9017-CIIL-Center for Infection and Immunity of Lille, F-59000, Lille, France.
  • Tam HK; Institute of Biochemistry, Goethe-University Frankfurt, Max-von-Laue-Str. 9, D-60438, Frankfurt am Main, Germany.
  • Vieira Da Cruz A; Hengyang Medical School, University of South China, 421002, Hengyang, Hunan Province, China.
  • Compagne N; Univ. Lille, Inserm, Institut Pasteur de Lille, U1177-Drugs and Molecules for Living Systems, F-59000, Lille, France.
  • Jiménez-Castellanos JC; Univ. Lille, Inserm, Institut Pasteur de Lille, U1177-Drugs and Molecules for Living Systems, F-59000, Lille, France.
  • Müller RT; Univ. Lille, CNRS, Inserm, CHU Lille, Institut Pasteur Lille, U1019-UMR 9017-CIIL-Center for Infection and Immunity of Lille, F-59000, Lille, France.
  • Pradel E; Institute of Biochemistry, Goethe-University Frankfurt, Max-von-Laue-Str. 9, D-60438, Frankfurt am Main, Germany.
  • Foong WE; Univ. Lille, CNRS, Inserm, CHU Lille, Institut Pasteur Lille, U1019-UMR 9017-CIIL-Center for Infection and Immunity of Lille, F-59000, Lille, France.
  • Malloci G; Institute of Biochemistry, Goethe-University Frankfurt, Max-von-Laue-Str. 9, D-60438, Frankfurt am Main, Germany.
  • Ballée A; Department of Physics, University of Cagliari, 09042, Monserrato (Cagliari), Italy.
  • Kirchner MA; Univ. Lille, Inserm, Institut Pasteur de Lille, U1177-Drugs and Molecules for Living Systems, F-59000, Lille, France.
  • Moshfegh P; Institute of Biochemistry, Goethe-University Frankfurt, Max-von-Laue-Str. 9, D-60438, Frankfurt am Main, Germany.
  • Herledan A; Univ. Lille, Inserm, Institut Pasteur de Lille, U1177-Drugs and Molecules for Living Systems, F-59000, Lille, France.
  • Herrmann A; Univ. Lille, Inserm, Institut Pasteur de Lille, U1177-Drugs and Molecules for Living Systems, F-59000, Lille, France.
  • Deprez B; Institute of Biochemistry, Goethe-University Frankfurt, Max-von-Laue-Str. 9, D-60438, Frankfurt am Main, Germany.
  • Willand N; Univ. Lille, Inserm, Institut Pasteur de Lille, U1177-Drugs and Molecules for Living Systems, F-59000, Lille, France.
  • Vargiu AV; Univ. Lille, Inserm, Institut Pasteur de Lille, U1177-Drugs and Molecules for Living Systems, F-59000, Lille, France.
  • Pos KM; Department of Physics, University of Cagliari, 09042, Monserrato (Cagliari), Italy.
  • Flipo M; Institute of Biochemistry, Goethe-University Frankfurt, Max-von-Laue-Str. 9, D-60438, Frankfurt am Main, Germany. pos@em.uni-frankfurt.de.
  • Hartkoorn RC; Univ. Lille, Inserm, Institut Pasteur de Lille, U1177-Drugs and Molecules for Living Systems, F-59000, Lille, France. marion.flipo@univ-lille.fr.
Nat Commun ; 13(1): 115, 2022 01 10.
Article en En | MEDLINE | ID: mdl-35013254
ABSTRACT
Efflux transporters of the RND family confer resistance to multiple antibiotics in Gram-negative bacteria. Here, we identify and chemically optimize pyridylpiperazine-based compounds that potentiate antibiotic activity in E. coli through inhibition of its primary RND transporter, AcrAB-TolC. Characterisation of resistant E. coli mutants and structural biology analyses indicate that the compounds bind to a unique site on the transmembrane domain of the AcrB L protomer, lined by key catalytic residues involved in proton relay. Molecular dynamics simulations suggest that the inhibitors access this binding pocket from the cytoplasm via a channel exclusively present in the AcrB L protomer. Thus, our work unveils a class of allosteric efflux-pump inhibitors that likely act by preventing the functional catalytic cycle of the RND pump.
Asunto(s)
Antibacterianos/farmacología; Proteínas de la Membrana Bacteriana Externa/química; Proteínas de Escherichia coli/química; Escherichia coli/efectos de los fármacos; Lipoproteínas/química; Proteínas de Transporte de Membrana/química; Proteínas Asociadas a Resistencia a Múltiples Medicamentos/química; Piperazinas/farmacología; Piridinas/farmacología; Regulación Alostérica/efectos de los fármacos; Sitio Alostérico; Antibacterianos/química; Proteínas de la Membrana Bacteriana Externa/antagonistas & inhibidores; Proteínas de la Membrana Bacteriana Externa/genética; Proteínas de la Membrana Bacteriana Externa/metabolismo; Transporte Biológico/efectos de los fármacos; Cristalografía por Rayos X; Farmacorresistencia Bacteriana Múltiple; Escherichia coli/genética; Escherichia coli/metabolismo; Proteínas de Escherichia coli/antagonistas & inhibidores; Proteínas de Escherichia coli/genética; Proteínas de Escherichia coli/metabolismo; Expresión Génica; Lipoproteínas/antagonistas & inhibidores; Lipoproteínas/genética; Lipoproteínas/metabolismo; Proteínas de Transporte de Membrana/genética; Proteínas de Transporte de Membrana/metabolismo; Simulación de Dinámica Molecular; Proteínas Asociadas a Resistencia a Múltiples Medicamentos/antagonistas & inhibidores; Proteínas Asociadas a Resistencia a Múltiples Medicamentos/genética; Proteínas Asociadas a Resistencia a Múltiples Medicamentos/metabolismo; Mutación; Oligopéptidos/química; Oligopéptidos/farmacología; Oxacilina/química; Oxacilina/farmacología; Piperazinas/síntesis química; Regiones Promotoras Genéticas; Unión Proteica; Conformación Proteica en Hélice alfa; Conformación Proteica en Lámina beta; Dominios y Motivos de Interacción de Proteínas; Piridinas/síntesis química; Relación Estructura-Actividad

Texto completo: 1 Banco de datos: MEDLINE Asunto principal: Proteínas de Transporte de Membrana / Piperazinas / Piridinas / Proteínas de la Membrana Bacteriana Externa / Proteínas de Escherichia coli / Proteínas Asociadas a Resistencia a Múltiples Medicamentos / Escherichia coli / Lipoproteínas / Antibacterianos Idioma: En Año: 2022 Tipo del documento: Article

Texto completo: 1 Banco de datos: MEDLINE Asunto principal: Proteínas de Transporte de Membrana / Piperazinas / Piridinas / Proteínas de la Membrana Bacteriana Externa / Proteínas de Escherichia coli / Proteínas Asociadas a Resistencia a Múltiples Medicamentos / Escherichia coli / Lipoproteínas / Antibacterianos Idioma: En Año: 2022 Tipo del documento: Article