Optimizacija protibakterijskega delovanja in varnosti novih zaviralcev bakterijske topoizomeraze tipa II z uvedbo novih DNA interkalirajočih skupinZorman, Maša (Avtor) Minovski, Nikola (Mentor) Anderluh, Marko (Komentor) bakterijska odpornostprotibakterijske učinkovinetopoizomerazni zaviralcinovi zaviralci bakterijskih topoizomerazNBTIBakterijske topoizomeraze tipa II so dobro uveljavljene in raziskane tarče za protibakterijsko terapijo. To doktorsko delo se osredotoča na načrtovanje, sintezo in biološko vrednotenje novih zaviralcev bakterijskih topoizomeraz (angl. novel bacterial topoisomerase inhibitors, NBTIs). Delo združuje in silico pristope, farmacevtsko kemijo ter širok nabor in vitro in in vivo bioloških testov za ovrednotenje novih NBTI-jev. Vsem spojinam smo določili protibakterijsko delovanje na panelu grampozitivnih (npr. Staphylococcus aureus) in gramnegativnih (npr. Escherichia coli) bakterij, vezavo na hERG kalijeve kanale ter rezidualno aktivnost na bakterijske in humane topoizomeraze. Za najbolj perspektivne molekule smo tudi določili zaviralno aktivnost na tarčne encime, baktericidno kinetiko in aktivnost proti biofilmom, ter ovrednotili njihovo varnost na embrijih cebric. Učinkovitost novih spojin in vivo smo ovrednotili na modelu cebric okuženih z na meticilin odporno S. aureus (MRSA). S sistematično optimizacijo levega dela molekule (angl. left-hand side moiety, LHS) je bila razvita nova serija NBTI spojin z razširjenim protibakterijskim delovanjem in izboljšano varnostjo. Nekatere optimizirane spojine so pokazale močno protibakterijsko delovanje proti širokemu spektru bakterij (MIK za S. aureus nad 0,004 µg/mL in MIK za E. coli nad 0,125 µg/mL). Vrednotenje vezave na kalijeve kanale hERG je pokazalo, da nekatere spojine izkazujejo zmerno, vendar izboljšano zaviranje hERG (IC50, hERG ≈ 5–15 µM). Izbrane spojine so pokazale tudi minimalno toksičnost v embrijih cebric ter dokazale svojo učinkovitost in vivo v modelu z MRSA okuženimi embriji cebric. Na podlagi podatkov iz literature smo razvili tudi kvantitativni modeli odnosa med strukturo in aktivnostjo (QSAR) in farmakoforni modeli, ki opisujejo NBTI spojine z eksperimentalno določenimi in vitro aktivnostmi proti hERG. Ti modeli so bili nato uporabljeni za napovedovanje vezave na hERG (kvantitativno in kvalitativno) ter ovrednoteni z novo sintetizirano serijo spojin. Več NBTI spojin smo uporabili v kombinaciji z različnimi zaviralci izlivnih črpalk (angl. efflux pump inhibitors, EPI). Rezultati uporabe metode šahovnice so pokazali, da lahko nekateri EPI povečajo protibakterijsko aktivnost NBTI spojin. Za konec pa smo razvili tudi in silico napovedni model, zgrajen na razmerju med MIK pri divjem tipu E. coli in MIK pri E. coli z nedelujočimi iztočnimi črpalkami. Rezultati nakazujejo, da je napovedovanje substratov izlivnih črpalk izvedljivo, vendar je za doseganje statistično zanesljive napovedne moči modelov potrebno bistveno povečati obseg razpoložljivih eksperimentalnih podatkov. Optimizirani analogi NBTI, ki smo jih razvili tekom te doktorske naloge, predstavljajo osrednji dosežek doktorata in pomembno prispevajo k razširitvi področja zaviralcev bakterijskih topoizomeraz tipa II. To delo predstavlja dobro izhodišče za nadaljnje raziskave, usmerjene v dodatno izboljšanje in širjenje kemijskega prostora protibakterijskih učinkovin.20262026-07-21 10:19:13Neznano185025sl