An Antifungal with a Novel Mechanism of Action Discovered via Resistance Gene-Guided Genome Mining

抗真菌 生物 基因组 基因 抗真菌药 抗药性 计算生物学 毒力 药物发现 作用机理 人口 机制(生物学) 遗传学 基因簇 乙酰乳酸合酶 生物化学 抗真菌药 微生物学 行动方式 生物合成 药品 氨基酸 毒力因子 药物开发 人类基因组 细菌 真菌蛋白 化学
作者
Bruno Perlatti,Sandeep Vellanki,Yalong Zhang,Yi-Ming Chiang,Yingxia Hu,Mengdi Yuan,Kyle L. Dunbar,Abigail Fine,Michelle F. Grau,Sheena C. Li,Timothy J. O’Donnell,Rajani M. Shenoy,Hongtao Li,Hui Shi,Xia Xu,Zeyu Chen,Tara Arvedson,Yi Fan Tang,R. Cramer,Victor J. Cee
出处
期刊:ACS central science [American Chemical Society]
卷期号:12 (2): 197-207 被引量:1
标识
DOI:10.1021/acscentsci.5c02019
摘要

High Resolution Image Download MS PowerPoint Slide Invasive fungal infections claim over two million lives annually, a problem exacerbated by rising resistance to current antifungal treatments and an increasing population of immunocompromised individuals. Despite this, antifungal drug development has stagnated, with few novel agents and fewer novel targets explored in recent decades. Here, we validate acetolactate synthase (ALS), an enzyme critical for branched-chain amino acid biosynthesis and absent in humans, as a promising target for new therapeutics. Using resistance gene-guided genome mining, we discovered a biosynthetic gene cluster in Aspergillus terreus encoding HB-35018 (1), a novel spiro-cis-decalin tetramic acid that potently inhibits ALS. Biochemical and antifungal assays demonstrate that 1 surpasses existing ALS inhibitors in efficacy against Aspergillus fumigatus and other pathogenic fungi. Structural studies via cryo-electron microscopy reveal a unique covalent binding interaction between compound 1 and ALS, distinct from known inhibitors, and finally, we demonstrate that ALS is essential for virulence in a mouse model of invasive aspergillosis. These findings position ALS as a promising target for antifungal development and demonstrate the potential of resistance gene-guided genome mining for antifungal discovery.
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