Pathway Driven Target Selection in Klebsiella pneumoniae: Insights Into Carbapenem Exposure

Autores
Serral, Federico; Pardo, Agustin Maria; Sosa, Ezequiel; Palomino, Maria Mercedes; Nicolás, Marisa F.; Turjanski, Adrian; Ramos, Pablo Ivan P.; Fernández Do Porto, Darío Augusto
Año de publicación
2022
Idioma
inglés
Tipo de recurso
artículo
Estado
versión publicada
Descripción
Carbapenem-resistant Klebsiella pneumoniae (CR-KP) represents an emerging threat to public health. CR-KP infections result in elevated morbidity and mortality. This fact, coupled with their global dissemination and increasingly limited number of therapeutic options, highlights the urgency of novel antimicrobials. Innovative strategies linking genome-wide interrogation with multi-layered metabolic data integration can accelerate the early steps of drug development, particularly target selection. Using the BioCyc ontology, we generated and manually refined a metabolic network for a CR-KP, K. pneumoniae Kp13. Converted into a reaction graph, we conducted topological-based analyses in this network to prioritize pathways exhibiting druggable features and fragile metabolic points likely exploitable to develop novel antimicrobials. Our results point to the aptness of previously recognized pathways, such as lipopolysaccharide and peptidoglycan synthesis, and casts light on the possibility of targeting less explored cellular functions. These functions include the production of lipoate, trehalose, glycine betaine, and flavin, as well as the salvaging of methionine. Energy metabolism pathways emerged as attractive targets in the context of carbapenem exposure, targeted either alone or in conjunction with current therapeutic options. These results prompt further experimental investigation aimed at controlling this highly relevant pathogen.
Fil: Serral, Federico. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Calculo. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Calculo; Argentina
Fil: Pardo, Agustin Maria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina
Fil: Sosa, Ezequiel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina
Fil: Palomino, Maria Mercedes. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; Argentina
Fil: Nicolás, Marisa F.. Laboratório Nacional de Computação Científica; Brasil
Fil: Turjanski, Adrian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; Argentina
Fil: Ramos, Pablo Ivan P.. Fundación Oswaldo Cruz; Brasil
Fil: Fernández Do Porto, Darío Augusto. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Calculo. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Calculo; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; Argentina
Materia
CARBAPENEM RESISTANCE
DRUG TARGETING
GENOME-SCALE METABOLIC MODELS
KLEBSIELLA PNEUMONIAE
TARGET SELECTION
Nivel de accesibilidad
acceso abierto
Condiciones de uso
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Repositorio
CONICET Digital (CONICET)
Institución
Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
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Using the BioCyc ontology, we generated and manually refined a metabolic network for a CR-KP, K. pneumoniae Kp13. Converted into a reaction graph, we conducted topological-based analyses in this network to prioritize pathways exhibiting druggable features and fragile metabolic points likely exploitable to develop novel antimicrobials. Our results point to the aptness of previously recognized pathways, such as lipopolysaccharide and peptidoglycan synthesis, and casts light on the possibility of targeting less explored cellular functions. These functions include the production of lipoate, trehalose, glycine betaine, and flavin, as well as the salvaging of methionine. Energy metabolism pathways emerged as attractive targets in the context of carbapenem exposure, targeted either alone or in conjunction with current therapeutic options. These results prompt further experimental investigation aimed at controlling this highly relevant pathogen.Fil: Serral, Federico. 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