Developing novel glycomimetics targeted to bacterial lectins LecA, LecB and BambL

Abstract

This dissertation describes the study of new, (non)-carbohydrate based lectin inhibitors as basis for the development of glycomimetics. The ESKAPE pathogens Pseudomonas aeruginosa and Burkholderia ambifaria are both Gram-negative bacteria that are especially dangerous for cystic fibrosis patients and are prominently involved in the patients’ deaths. These bacteria express lectins, which are carbohydrate binding proteins, that are partially involved in adherence, biofilm formation or serve as a virulence factor. P. aeruginosa expresses two calcium-ion dependent lectins, LecA and LecB, whereas BambL, a non-metalated lectin, belongs to B. ambifaria. In this work, various strategies were used for addressing these lectins with newly developed ligands for inhibiting their functions. The development started by either virtual screening or from a ligand of a known co-crystal structure of the desired lectin. The new ligand-hits were then further studied and validated in different biophysical assays leading to new, improved (non)-carbohydrate based lectin inhibitors.This dissertation describes the study of new, (non)-carbohydrate based lectin inhibitors as basis for the development of glycomimetics. The ESKAPE pathogens Pseudomonas aeruginosa and Burkholderia ambifaria are both Gram-negative bacteria that are especially dangerous for cystic fibrosis patients and are prominently involved in the patients’ deaths. These bacteria express lectins, which are carbohydrate binding proteins, that are partially involved in adherence, biofilm formation or serve as a virulence factor. P. aeruginosa expresses two calcium-ion dependent lectins, LecA and LecB, whereas BambL, a non-metalated lectin, belongs to B. ambifaria. In this work, various strategies were used for addressing these lectins with newly developed ligands for inhibiting their functions. The development started by either virtual screening or from a ligand of a known co-crystal structure of the desired lectin. The new ligand-hits were then further studied and validated in different biophysical assays leading to new, improved (non)-carbohydrate based lectin inhibitors.

Diese Dissertation beschreibt die Entwicklung neuer, (nicht)-kohlenhydratbasierter Lektininhibitoren als Grundlage für Glycomimetika. ESKAPE-Erreger Pseudomonas aeruginosa und Burkholderia ambifaria gehören beide zu den gramnegativen Bakterien, die in Mukoviszidose-Patienten gravierende Einflüsse haben, die sogar zu deren Tod führen können. Beide Bakterienarten exprimieren verschiedene kohlenhydratbindende Proteine, die so genannten Lektine. Diese sind zum Teil bei der Adhärenz und der Biofilmbildung involviert oder dienen als Virulenzfaktor. P. aeruginosa exprimiert zwei Calciumionen-abhängige Lektine, LecA und LecB, während B. ambifaria ein metallfreies Lektin, BambL, exprimiert. In dieser Arbeit wurden verschiedene Strategien verwendet, um diese Lektine mit neuen Liganden in ihrer Funktion zu inhibieren, dabei wurde entweder vom virtuellen Screening oder von einem Liganden, einer bekannten Co-Kristallstruktur des gewünschten Lektins, ausgegangen. Die neuen Liganden-Hits wurden anschließend in verschiedenen biophysikalischen Assays studiert und validiert. Dies führte zu neuen, zum Teil deutlich verbesserten (nicht)-kohlenhydratbasierten Lektininhibitoren.Diese Dissertation beschreibt die Entwicklung neuer, (nicht)-kohlenhydratbasierter Lektininhibitoren als Grundlage für Glycomimetika. ESKAPE-Erreger Pseudomonas aeruginosa und Burkholderia ambifaria gehören beide zu den gramnegativen Bakterien, die in Mukoviszidose-Patienten gravierende Einflüsse haben, die sogar zu deren Tod führen können. Beide Bakterienarten exprimieren verschiedene kohlenhydratbindende Proteine, die so genannten Lektine. Diese sind zum Teil bei der Adhärenz und der Biofilmbildung involviert oder dienen als Virulenzfaktor. P. aeruginosa exprimiert zwei Calciumionen-abhängige Lektine, LecA und LecB, während B. ambifaria ein metallfreies Lektin, BambL, exprimiert. In dieser Arbeit wurden verschiedene Strategien verwendet, um diese Lektine mit neuen Liganden in ihrer Funktion zu inhibieren, dabei wurde entweder vom virtuellen Screening oder von einem Liganden, einer bekannten Co-Kristallstruktur des gewünschten Lektins, ausgegangen. Die neuen Liganden-Hits wurden anschließend in verschiedenen biophysikalischen Assays studiert und validiert. Dies führte zu neuen, zum Teil deutlich verbesserten (nicht)-kohlenhydratbasierten Lektininhibitoren.