Blockade der ClpXP‐vermittelten Proteolyse mit maßgeschneiderten Peptid‐Phenylestern durch den ungewöhnlichen Zerfall in eine Heptamer‐Hexamer‐Anordnung

Der proteolytische ClpXP‐Komplex ist essenziell für die bakterielle Homöostase und Pathogenese. Aufgrund seiner konformativen Flexibilität ist die Entwicklung wirksamer ClpXP‐Inhibitoren eine große Herausforderung, und neue Ansätze werden dringend benötigt, um die komplexe Enzymregulation zu verstehen. Aminosäurebasierte Phenylester werden hier als molekulare Sonden für die Untersuchung der Aktivität und Oligomerisierung des ClpXP‐Komplexes von S. aureus vorgestellt. Die systematische Untersuchung von (R)‐ und (S)‐Aminosäuren offenbarte Verbindungen, die die ClpXP‐vermittelte Proteolyse entweder inhibieren oder aber stimulieren. Die substöchiometrische Bindung der Sonden arretiert ClpXP in einer zuvor unbekannten Heptamer‐Hexamer‐Anordnung, in der die beiden heptameren ClpP‐Ringe voneinander dissoziiert vorliegen. Zugleich steigt die Affinität von ClpX und ClpP, was eine Inhibition beider Enzyme zur Folge hat. Diese konformative Arretierung ist vorteilhaft für eine konsolidierte Hemmung von ClpXP und ermöglicht die Untersuchung der Oligomerisierung des Komplexes während des Katalysezyklus. Fest und locker: Kovalente (R)‐Aminosäure‐Verbindungen fungieren als neue Hilfsmittel zur Untersuchung der katalytischen Aktivität und Oligomerisierung der bakteriellen ClpXP‐Protease. Die substöchiometrische Bindung verstärkt die ClpX‐ClpP‐Interaktion. Abhängig von der Substitution der Verbindungen wird die Proteolyse entweder stimuliert oder durch Bildung eines beispiellosen Komplexes effektiv inhibiert.