Design, Synthese und molekulare Charakterisierung selektiver inverser Agonisten und Antagonisten des Peroxisom Proliferator-aktivierten Rezeptors (PPAR) beta/delta
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Der Kernrezeptor Peroxisom Proliferator-aktivierte Rezeptor β/δ (PPARβ/δ) reguliert verschiedene zelluläre Prozesse und ist eine vielversprechende Zielstruktur. Wir haben selektive, reversible und bioverfügbare inverse Agonisten entwickelt, die die Transkription von Zielgenen über einen unbekannten, HDAC-unabhängigen Mechanismus mindern. Der von GSK0660 abgeleitete inverse Agonist PT-S264 zeigt eine deutlich höhere Bioverfübarkeit und zelluläre Stabilität relativ zu verwandten Substanzen. Das Stilbenderivat DG172 wurde von uns aus einer Leitsubstanz abgeleitet und zeigt eine gute Bioverfügbarkeit nach oraler Gabe. Die Substanz beeinflusst die GM-CSF-induzierte Differenzierung von Knochenmarkszellen in PPARβ/δ-unabhängiger Weise. Wir konnten ein biotinyliertes Derivat herstellen, welches nicht an PPARβ/δ bindet, aber den off-target-Effekt zeigt. Zurzeit versuchen wir, mittels Massenspektrometrie und Chem-Seq die Zielstruktur zu identifizieren. Mittels Photoaffinitätsmarkierung werden wir die durch die inversen Agonisten gebundenen Reste des Rezeptors identifizieren. Die Synthese der Photoliganden ist für die GSK0660-Derivate noch nicht abgeschlossen, war für die Stilben-Reihe aber bereits erfolgreich. Für die Kristallisation der Ligandenbindungsdomäne mit inversen Agonisten konnten wir bestehende, ineffiziente Reinigungsprotokolle optimieren, sodass durch die deutlich gesteigerte Ausbeute nun ein Screening nach geeigneten Bedingungen möglich geworden ist. Die durch inverse Agonisten vermittelte Repression beeinflusst die Zusammensetzung des transkriptionellen Initiationskomplexes. Wir haben Hinweise darauf, dass die Bindung des Mediator-Komplexes, der RNA-Polymerase II und TFIIB an bereits Promotor-gebundene basale Transkriptionsfaktoren unterbunden wird. Dies lässt den Schluss zu, dass die inversen Agonisten die Reinitiation der Transkription verhindern, welche wesentlich für die Herstellung eines Großteils zellulärer Transkripte ist, deren Regulation aber bislang ungeklärt blieb. ChIP-MS-Daten legen nahe, dass NCOR die Repression vermittelt. Ein Beweis durch genetische Deletion war bislang jedoch nicht möglich. Deletion von PPARβ/δ versetzte uns in die Lage, Mutanten des Rezeptors zu untersuchen. Gezieltes screening erbrachte mehrere Mutanten, die eine Beteiligung von NCOR an der Repression untermauern. Diese zeigen keine basale Repression durch den Rezeptor, jedoch eine verstärkte Repression durch inverse Agonisten, die mit einer Rekrutierung von NCOR an PPARβ/δ einhergeht. Auch konnten wir mehrere, für die ligandenabhängige Repression defiziente Mutanten identifizieren, die die zu erhebenden Daten aus Photoaffinitätsmarkierungen komplementieren werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- The Inverse Agonist DG172 Triggers a PPARβ/δ-Independent Myeloid Lineage Shift and Promotes GM-CSF/IL-4-Induced Dendritic Cell Differentiation. Journal of Molecular Pharmacology 2015, 87 (2), 162-173
S. Lieber, F. Scheer, F. Finkernagel, W. Meissner, G. Giehl, C. Brendel, W.E. Diederich, S. Müller-Brüsselbach, R. Müller
(Siehe online unter https://doi.org/10.1124/mol.114.094672) - Design and Synthesis of Highly Active Peroxisome Proliferator-Activated Receptor (PPAR) β/δ Inverse Agonists with Prolonged Cellular Activity. ChemMedChem 2016, 11 (5), 488-496
P. M. Toth, S. Lieber, F. M. Scheer, T. Schumann, Y. Schober, W. A. Nockher, T. Adhikary, S. Müller-Brüsselbach, R. Müller, W. E. Diederich
(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/cmdc.201500594)
