Exploiting multiple hit-identification strategies to identify novel inhibitors of the anti-infective target DXPS

Abstract

The coronavirus pandemic has raised awareness for infectious diseases, which also put a spotlight on the fight against anti-microbial resistance. A promising new target in this fight is 1-deoxy-D-xylulose-5-phosphate synthase (DXPS). Although it has been known for the past few decades, only a few promising inhibitors have been identified so far. For this thesis, multiple hit-identification strategies were pursued with a special focus on Mycobacterium tuberculosis and Plasmodium falciparum DXPS to find new inhibitors. For this thesis a focused fragment library was screened against DXPS in different biophysical assay, in collaboration with the company Atomwise, a virtual screening was performed and three previously identified hit classes were investigated in phenotypic assays against P. falciparum and synthetically optimized. In summary, this thesis has contributed to the identification of several new binders and inhibitors that have promising properties to continue their optimization into leads for drug development.

Die Corona Pandemie hat dafür gesorgt, dass Infektionskrankheiten und damit auch der Kampf gegen antibiotikaresistente Keime ins Bewusstsein der Öffentlichkeit gerückt sind. Ein neues Target in diesem Kampf ist die 1-Deoxy-D-xylulose-5-phosphat Synthase (DXPS). Das Enzym ist bereits seit einigen Jahrzehnten bekannt, aber bisher wurden nur wenige Inhibitoren gefunden. In dieser Arbeit wurden verschiedene Hit-Identifikationsstrategien genutzt, um neue Inhibitoren gegen Mycobacterium tuberculosis und Plasmodium falciparum DXPS zu finden. Dafür wurde eine fokussierte Fragmentbibliothek gegen DXPS in verschiedenen biophysikalischen Assays untersucht, ein HPLC-MS/MS-basierter DXPS Assay wurde etabliert, in Kooperation mit der Firma Atomwise wurde ein virtuelles Screening an DXPS durchgeführt und drei bereits bekannte Hit-Klassen wurden im Rahmen dieser Arbeit in phänotypischen Assays gegen P. falciparum getestet und synthetisch optimiert. Zusammengefasst hat diese Arbeit zur Identifikation mehrerer Binder und Inhibitoren beigetragen, die vielversprechende Eigenschaften aufweisen und weiter zu Lead-Verbindungen optimiert und somit für die Medikamentenentwicklung genutzt werden können.