Ableitung von Struktur-/Funktionsbeziehungen spezifischer Hemmstoffe der Biosynthese G-Protein-gekoppelter Rezeptoren

• Applicant: Professor Dr. Ralf Schülein
• Subject Area: Pharmacology
• Term: from 2010 to 2015
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 175655409

Die spezifische Hemmung der Biosynthese von Zielmolekülen ist in der Pharmakologie ein relativ neues Prinzip. Hierfür werden Nukleotide eingesetzt, die in vivo häufig nur schlecht in Zellen aufgenommen werden (z.B. Antisense-Oligonukleotide). Kürzlich wurden zellpermeable, zyklische Heptadepsipeptide beschrieben, die über ein völlig neues Wirkprinzip verfügen. Sie hemmen selektiv die Biosynthese von einigen sekretorischen Proteinen, wahrscheinlich indem sie im proteinleitenden Sec61-Kanal die Akzeptorstelle für deren Signalpeptide besetzen (z.B. Cotransin; Garrison et al., Nature 436 285ff, 2005). Die Selektivität der Cotransinwirkung beruht dabei auf der ausgeprägten Sequenzdiversität der Signalpeptide. Wir konnten zeigen, dass Cotransin auch die Biosynthese von zwei G-Protein-gekoppelten Rezeptoren (GPCR) hemmt (Endothelin-B-Rezeptor, ETBR; Corticotropin-Releasing-Factor Rezeptor Typ 1, CRF1R). Wir wollen in unserem Projekt für diese GPCR die Struktur-Funktionsbeziehungen von Cotransin und seiner Signalpeptid-/Sec61-Zielsequenzen im Detail aufklären. Fernziel unseres Projektes ist, ausgehend von Cotransin Verbindungen zu entwickeln, die spezifisch die Biosynthese einzelner GPCR hemmen. Derartige Peptide wären nicht nur wertvolle zellbiologische Werkzeuge. Sie eröffnen auch die Möglichkeit mit völlig neuartig wirkenden Substanzen in die Signaltransduktionswege der pharmakologisch wichtigen GPCR eingreifen zu können. Im Einzelnen sind folgende Untersuchungen geplant:1. Mit Hilfe eines Proteomics-Ansatzes sollen weitere cotransinempfindliche Proteine identifiziert werden, um die Selektivität der Cotransinwirkung besser zu verstehen.2. In den Signalpeptiden von ETBR und CRF1R sollen die für die Cotransinwirkung relevanten Motive identifiziert und nach Gemeinsamkeiten mit den unter 1. gefundenen Sequenzen gesucht werden. Es soll ferner untersucht werden, ob Sequenzen der reifen N-Termini der Rezeptoren zur Cotransinwirkung beitragen. Die von uns kürzlich an GPCR adaptierte Kaede-Technologie erlaubt es, die Biosynthese in lebenden Zellen in Echtzeit zu messen (Pulse-Chase-Mikroskopie)3. Das Cotransinmolekül soll systematisch derivatisiert werden mit dem Ziel, Potenz, Löslichkeit und zelluläre Aufnahme zu verbessern. Wichtigstes Ziel ist aber eine spezifische Wirkung auf einzelne GPCR zu erreichen. Für diese Untersuchungen haben wir die erste Festphasensynthese für Cotransin etabliert. 4. Es sollen im Hochdurchsatzverfahren nichtpeptidische, kleine Moleküle identifiziert werden, die die Signalpeptidfunktionen spezifischer GPCR hemmen.“

• DFG Programme: Research Grants
• Participating Person: Dr. Michael Beyermann