Reactive oxygen species, ionizing radiation, and other free radical generators initiate the conversion of guanine (G) residues in DNA to 8-oxoguanine (OG), which is highly mutagenic as it preferentially mispairs with adenine (A) during replication. Bacteria counter this threat with a multicomponent system that excises the lesion, corrects OG:A mispairs and cleanses the nucleotide precursor pool of dOGTP. Although biochemical evidence has suggested the existence of base-excision DNA repair proteins specific for OG in eukaryotes, little is known about these proteins.Using substrate-mimetic affinity chromatography followed by a mechanism-based covalent trapping procedure, we have isolated a base-excision DNA repair protein from Saccharomyces cerevisiae that processes OG opposite cytosine (OG:C) but acts only weakly on OG:A. A search of the yeast genome database using peptide sequences from the protein identified a gene, OGG1, encoding a predicted 43 kDa (376 amino acid) protein, identical to one identified independently by complementation cloning. Ogg1 has OG:C-specific base-excision DNA repair activity and also intrinsic beta-lyase activity, which proceeds through a Schiff base intermediate. Targeted disruption of the OGG1 gene in yeast revealed a second OG glycosylase/lyase protein, tentatively named Ogg2, which differs from Ogg1 in that it preferentially acts on OG:G.S. cerevisiae has two OG-specific glycosylase/lyases, which differ significantly in their preference for the base opposite the lesion. We suggest that one of these, Ogg1, is closely related in overall three-dimensional structure to Escherichia coli endonuclease III (endo III), a glycosylase/lyase that acts on fragmented and oxidatively damaged pyrimidines. We have recently shown that AlkA, a monofunctional DNA glycosylase that acts on alkylated bases, is structurally homologous to endo III. We have now identified a shared active site motif amongst these three proteins. Using this motif as a protein database searching tool, we find that it is present in a number of other base-excision DNA repair proteins that process diverse lesions. Thus, we propose the existence of a DNA glycosylase superfamily, members of which possess a common fold yet act upon remarkably diverse lesions, ranging from UV photoadducts to mismatches to alkylated or oxidized bases.

The efficacies of all antibiotics against tuberculosis are eventually eroded by resistance. New strategies to discover drugs or drug combinations with higher barriers to resistance are needed. Previously, we reported the application of a large-scale chemical-genetic interaction screening strategy called PROSPECT to the discovery of new Mycobacterium tuberculosis inhibitors, which resulted in identification of the small molecule BRD-8000, an inhibitor of a novel target, EfpA. Leveraging the chemical genetic interaction profile of BRD-8000, we identified BRD-9327, another, structurally distinct small molecule EfpA inhibitor. We show that the two compounds are synergistic and display collateral sensitivity because of their distinct modes of action and resistance mechanisms. High-level resistance to one increases the sensitivity to and reduces the emergence of resistance to the other. Thus, the combination of BRD-9327 and BRD-8000 represents a proof-of-concept for the novel strategy of leveraging chemical-genetics in the design of antimicrobial combination chemotherapy in which mutual collateral sensitivity is exploited.![Figure][1] [1]: pending:yes

The surge of antimicrobial resistance threatens efficacy of current antibiotics, particularly against

Antibiotic resistance, especially in multidrug-resistant ESKAPE pathogens, remains a worldwide problem. Combination antimicrobial therapies may be an important strategy to overcome resistance and broaden the spectrum of existing antibiotics. However, this strategy is limited by the ability to efficiently screen large combinatorial chemical spaces. Here, we deployed a high-throughput combinatorial screening platform, DropArray, to evaluate the interactions of over 30,000 compounds with up to 22 antibiotics and 6 strains of Gram-negative ESKAPE pathogens, totaling to over 1.3 million unique strain-antibiotic-compound combinations. In this dataset, compounds more frequently exhibited synergy with known antibiotics than single-agent activity. We identified a compound, P2-56, and developed a more potent analog, P2-56-3, which potentiated rifampin (RIF) activity against

New antibiotics are needed to combat rising resistance, with new Mycobacterium tuberculosis (Mtb) drugs of highest priority. Conventional whole-cell and biochemical antibiotic screens have failed. We developed a novel strategy termed PROSPECT (PRimary screening Of Strains to Prioritize Expanded Chemistry and Targets) in which we screen compounds against pools of strains depleted for essential bacterial targets. We engineered strains targeting 474 Mtb essential genes and screened pools of 100-150 strains against activity-enriched and unbiased compounds libraries, measuring > 8.5-million chemical-genetic interactions. Primary screens identified > 10-fold more hits than screening wild-type Mtb alone, with chemical-genetic interactions providing immediate, direct target insight. We identified > 40 novel compounds targeting DNA gyrase, cell wall, tryptophan, folate biosynthesis, and RNA polymerase, as well as inhibitors of a novel target EfpA. Chemical optimization yielded EfpA inhibitors with potent wild-type activity, thus demonstrating PROSPECT's ability to yield inhibitors against novel targets which would have eluded conventional drug discovery.