Target-orientiertes Screening einer Cytochalasan-Verbindungsbibliothek

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Carsten Zeilinger
• Fachliche Zuordnung: Analytische Chemie ; Biologische und Biomimetische Chemie ; Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 438841444

Die Bedeutung von Protein-Microarrays als nützliche Werkzeuge für die biopharmazeutische Forschung ist zunehmend von Interesse. Diese Mikro-Spot-Arrays bergen ein breites Potenzial für elementare biologische Entdeckungen und auch für die Arzneimittelentwicklung. Über CytoLabs wird eine Substanzbibliothek von isolierten oder synthetisierten Cytochalasanderivaten bereitgestellt. Ziel ist es, Affinitäten der Verbindungen zu Aktin dem zellulären Zellgerüstprotein zu identifizieren oder andere mögliche Cytochalasan-Ziele zu bestimmen. Dies kann helfen, die Aktin-Bindungsaktivität von anderen Aktivitäten zu unterscheiden. Die erhaltenen Daten werden verwendet, um in-vitro-Struktur-Aktivitäts-Beziehungen (SAR) für das Design besserer Substanzen zu optimieren oder um potenziell unterschiedliche Auswirkungen des breiten Spektrums an Cytochalasin-Strukturvarianten zu verstehen. Darüber hinaus werden Verbindungen identifiziert, die auf die Biofilmproduktion in Prokaryoten wie S. aureus abzielen. Aus Vorarbeiten wurde bereits mikroarray-basiert die Bindung von fluoreszenz-markiertem Cytochalasan selektiv an F-Aktin und dem Tumorsuppressor Protein TP53 untersucht. Diese Kandidaten sowie andere Proteinziele wie Hitzeschockproteine, Ionenkanäle und andere werden über den Bindungs- und Verdrängungstest fluoreszenzmarkierter Substanzen an Zielproteinen unter parallelisierten Testbedingungen getestet. Darüberhinaus wird der Bindungsassay verwendet, um Bindungsaffinitäten orthologer Organismen von humaner, fungaler, aber auch bakterieller wie MreB sowie den Einfluss der Modifikation an der Bindungsstelle der Aktine zu analysieren. Wichtige Bindungsbereiche sind die Bindestelle für Cytochalasin (CBS) und die ATP-Bindestelle. Mutationen in der Cytochalasin-Bindungsstelle (CBS) oder ATP-Bindungsstelle werden erzeugt, um die Affinität für Verbindungen oder Liganden zu beeinflussen. Eine andere Strategie besteht darin, in der Proteomdatenbank nach Aktinen mit Sequenzvariationen in der ATP-Bindungsstelle oder CBS zu suchen. Die Sequenz und die strukturelle Ausrichtung von Aktinen zeigen, dass Aktin aus M. grisea einige Variationen im CBS aufweist, und diese Variationen in der CBS könnten die Bindung von selbst produziertem Cytochalasan behindern oder verringern. Dies soll genauer an rekombinant synthetisiertem Aktin aus M. grisea untersucht werden. Danach werden Variationen, die in der CBS in anderen Kandidaten identifiziert wurden und über eine Proteomdatenbanksuche identifiziert wurden, auf menschliches Aktin übertragen und auf Cytochalasan- und / oder ATP-Bindungs- und Verdrängungsaktivität getestet. Wenn diese Positionen die Cytochalasan-Bindungsaktivität beeinflussen, werden Extrakte von identifizierten Organismenkandidaten auf Verdrängungsaktivität getestet. Diese Strategie könnte helfen, später aus der Proteomdatenbank den Hersteller von Cytochalasan oder verwandten Wirkstoffen vorherzusagen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 5170: CytoLabs – Systematische Untersuchung und Ausbeutung von Cytochalasanen