Ein chemischer und synthetischer Biologie Ansatz zu Post-trankriptionalen Gene Regulierung Netzwerke und Wirkstoff Entwicklung

• Antragstellerin: Yollete Guillen Schlippe, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Biochemie ; Biologische und Biomimetische Chemie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 396644804

Es gibt zahlreiche Beweise, dass die posttranskriptionelle Genregulation (PTGR) eine zentrale Rolle, bei der Kontrolle der Genexpression, spielt. Im Mittelpunk der Eukaryotischen PTGR ist eine der größten makromolekularen Assemblierung in der Zelle: das Ribosom. Initiation ist der geschwindigkeitsbestimmende Schritt der Translation und häufig Ziel der Regulierung, mehr als alle anderen Schritte im Genexpressionsweg. Translation initiiert normalerweise mit dem eIF4F-Komplex, der die kleine Untereinheit des Ribosoms an die Cap-Struktur des 5-Strich-Ende der mRNA rekrutiert, ein Prozess, der als cap-abhängige Initiation bezeichnet wird. Bei wichtigen biologischen Prozessen, einschließlich der Entwicklung, des Zellzyklus und der Apoptose, wird die Funktion des eIF4F-Komplex gehemmt, was zu einer mechanistischen Umstellung zur cap-unabhängigen Initiierung und der bevorzugten Translation bestimmter mRNAs führt. Eine ordnungsgemäße Regulierung der cap-abhängigen Translation ist daher für die normale Zellfunktion essentiell: erhöhte Aktivität von eIF4F führen zu bösartigen Transformation der Zellen, während Hemmungen der eIF4F Funktion Anti-Tumor-Aktivitäten aufweisen. Die Entdeckung und Entwicklung von Molekülen, welche die Aktivität von eIF4F hemmen, könnten eine wirksame Therapie gegen viele verschiedenen Krebserkrankungen darstellen und möglicherweise große Herausforderungen der Krebstherapien, wie Chemoresistenz und der Intra-Tumor-Heterogenität überwinden. Darüber hinaus besteht eine große Wissenslücke in der Regulation der Translationsinitiierung aufgrund eines Mangels an Chemischen Werkzeugen, die in der Lage sind, die komplexen, miteinander verflochtenen Interaktionen zwischen kanonischen und nicht-kanonischen Initiationsfaktoren, RNA-Strukturen und RNA-Modifikationen, zu zerlegen. Um solche komplexe Systeme zu untersuchen, habe ich eine hocheffiziente Technologie entwickelt, die eine schnelle chemisch-enzymatische Synthese, Selektion und Evolution von bioaktiven Peptiden aus extrem diversen Bibliotheken, die über eine Billion verschiedene Moleküle enthalten, ermöglicht. Mit dem zweiseitigen Ziel, molekulare Mechanismen von PTGR zu untersuchen und therapeutische Startmoleküle zu erzeugen, werden wir 1) diese Technologie für die chemisch-enzymatische Synthese von gehefteten alpha-helikalen Peptidbibliotheken, die sich für Selektionen an RNA-bindenden Targets eignen, weiterentwickeln 2) diese Peptidbibliotheken benutzen um Modulatoren der eIF4F-Aktivität zu finden und deren Wirkung auf die cap-abhängige und unabhängige Translation in vitro charakterisieren und 3) die synthetischen Peptidmodulatoren in ihrer Fähigkeit Krebszellen selektiv zu töten testen und als Molekulare Werkzeuge anwenden, um die PTGR-Netzwerke zu entschlüsseln. Erreichen dieser Ziele würde uns ermöglichen, detaillierte biochemische Untersuchungen mit genomweiten Ansätzen zu kombinieren und damit neue biologische Erkenntnisse mit der Wirkstoffentdeckung zu verbinden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen