Vani Verma postdoc mandaat FWO

Onderzoek Vani Verma

Onderzoeksgroep

Expertise

Bacteriële infecties spelen een belangrijke rol in verschillende longaandoeningen, waaronder community-acquired pneumonie. Om de longen te infiltreren produceren bacteriële pathogenen talloze proteasen die essentieel zijn voor bepaalde functies zoals de levensvatbaarheid van cellen, fysiologie en virulentie. Een voorbeeld hiervan is Streptococcus pneumoniae, dat afhankelijk is van verschillende virulentiefactoren, waaronder het serine protease `high-temperature requirement protease A` (HtrA). De HtrA protease activiteit is cruciaal voor het afbreken van biofilms en het bevorderen van competentie, een cruciale stap in de ontwikkeling van multi-drug resistente stammen. De moleculaire mechanismen die de proteolytische activiteit van SP-HtrA tijdens verschillende infectiefasen bepalen, zijn echter nog niet volledig begrepen, voornamelijk door de beperkte methoden die beschikbaar zijn om de proteaseactiviteit van HtrA te bestuderen. Dit inzicht is niet alleen essentieel, maar ook opportuun, gezien de toenemende multidrugresistentie van pathogenen. Verschillende bewijzen tonen aan dat proteasen, in het algemeen, een cruciale rol spelen in het overleven en de kolonisatie van pathogenen. Daarom is het van vitaal belang om de voorheen onbekende virulente rol van deze proteasen op te helderen, omdat dit kan leiden tot de ontdekking van nieuwe therapeutische doelen of benaderingen. Bijgevolg is mijn onderzoek aan de Universiteit Antwerpen verdeeld in twee hoofdcomponenten: De ontwikkeling van zeer gevoelige en selectieve activiteitsgebaseerde probes (ABPs) door middel van activiteitsgebaseerde eiwitprofilering. Deze ABPs zullen de actieve site van het protease covalent modificeren, waardoor de protease splitsing in levende cellen en weefsels in real-time in beeld gebracht kan worden. De toepassing van deze ABPs, na biochemische validatie, in in vitro en in vivo infectiemodellen. Dit project omvat verschillende technieken, waaronder `solid-phase` peptide synthese, organische synthetische chemie, biochemische methoden, eiwitexpressie en -zuivering, proteomica en beeldvorming.

Ontwikkeling van chemische tools om de virulentierol van het HtrA protease van Streptococcus pneumoniae te ontrafelen. 01/10/2024 - 30/09/2027

Abstract

Streptococcus pneumoniae (SP) is een belangrijke oorzaak van longontstekingen opgelopen buiten het ziekenhuis en vertoont een alarmerende resistentie. Het protease A (HtrA), dat bij hoge temperaturen nodig is en een dubbele rol speelt als chaperon en protease staat centraal in de virulentie van SP. HtrA speelt een cruciale rol in de pathologie van SP en vormt een nieuw doelwit voor antibacteriële strategieën. De exacte rol van HtrA tijdens infectie blijft echter onduidelijk en vormt dus een uitdaging voor geneesmiddelenontwikkeling. Het doel van dit project is om de protease-functie van SP-HtrA tijdens infectie te ontrafelen. Naast cyclische peptiden zullen we activiteitsgebaseerde probes (ABPs) ontwikkelen voor de detectie en lokalisatie van actieve SP-HtrA proteasen als selectieve, onomkeerbare remmers. Deze 'tools' en remmers zullen een specifiek peptideskelet bevatten, op maat gemaakt voor het actief centrum van SP-HtrA d.m.v. geavanceerde technieken zoals 'positional scanning combinatiebibliotheken' en faagdisplay, waardoor selectiviteit verzekerd is en interferentie met menselijke HtrAs vermeden wordt. We zullen deze ABPs en remmers evalueren in in vitro en in vivo infectiemodellen en via proteomics inzicht bieden in de activiteit van SP-HtrA. Met dit project ontwikkelen we een nieuwe strategie met meer potentieel dan de conventionele expressieprofileringstechnologieën om de proteaseactiviteit van SP-HtrA tijdens infectie te onderzoeken.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

  • Onderzoeksproject

Chemische probes voor beeldvorming van bacteriële proteasen bij longaandoeningen. 01/11/2022 - 31/10/2024

Abstract

Bacteriële infecties spelen een belangrijke rol bij veel longziekten, waaronder infectieuze exacerbaties van chronische obstructieve longziekte (COPD) of community-acquired pneumonia (CAP), een van de meest vastgestelde ziekten wereldwijd. Om de long te infecteren produceren bacteriële pathogenen talrijke proteasen met essentiële functies voor levensvatbaarheid van cellen, fysiologie en virulentie, zoals het elastase B geproduceerd door Pseudomonas aeruginosa dat uitgebreide longschade veroorzaakt tijdens longontsteking. Deze proteasen zijn veelbelovende kandidaten als geneesmiddelendoelwit of als biomerker bij longinfectie, maar de exacte mechanismen waarmee ze bijdragen tot virulentie zijn nog niet opgehelderd. Het hier beschreven onderzoeksthema gebruikt de kracht van chemische probes om de virulente rol van bacteriële proteasen te begrijpen. De geselecteerde postdoc zal zeer potente en selectieve chemische probes ontwikkelen die ons inzichten zullen geven omtrent de activiteit van bacteriële proteasen in infectiemodellen en patiëntenstalen. Dit zal het mogelijk maken om (1) nog onbekende virulentiefuncties van bacteriële proteasen bij longziekten, zoals biofilmvorming en persistentie, bloot te leggen en (2) bacteriële proteasen te evalueren als potentiële biomerkers voor bacteriële longinfecties. De twee belangrijkste groepen chemische tools om protease-activiteit in kaart te brengen zijn Activity-Based Probes (ABPs) en substraatprobes. ABPs zijn kleine moleculen die zich covalent binden aan het actief centrum van doelwitenzymen. Zij bevatten een herkenningssequentie, een detectietag en een elektrofiele of fotoreactieve groep om zich aan het actief centrum te binden. Substraatprobes bestaan uit herkenningssequenties geflankeerd door reagentia die na splitsing een fluorescerende readout genereren. De kandidaat zal deze tools synthetiseren op basis van bekende remmers of substraten van bacteriële proteasen geproduceerd door longpathogenen, zoals Haemophilus influenzae of Streptococcus pneumoniae. Veel longpathogenen gedragen zich bijzonder virulent door te persisteren in epitheelcellen, waardoor ze de humane immuunrespons en antibiotica-behandeling kunnen ontwijken. De rol van bacteriële proteasen tijdens persistentie is echter vaak onbekend. Daarom zal de kandidaat de nieuwe probes, na biochemische validatie, toepassen in in vitro en in vivo infectiemodellen om de enzymactiviteit tijdens persistentie te monitoren (i.s.m. Prof. Paul Cos). Door hun hoge selectiviteit voor bacteriële proteasen zullen de nieuwe instrumenten bovendien perfect geschikt zijn als activiteitsgebaseerde diagnostiek. Hoewel diagnose cruciaal en hoogdringend is bij acute ademhalingsziekten, ontbreken vaak diagnostische tests die snel duidelijkheid verschaffen over de ziekteverwekker. Daarom zal de postdoc kandidaat de probes testen in stalen van gehospitaliseerde patiënten met longinfecties en ze evalueren als potentiële activiteitgebaseerde diagnostische tools (i.s.m. Prof. Thérèse Lapperre).

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

  • Onderzoeksproject