Inhibitorfindung für ein einzigartiges trypanosomales mRNA Entkappungsenzym zur Medikamentenentwicklung gegen vernachlässigte Infektionskrankheiten und Anwendungen der chemischen Biologie und Biotechnologie

• Antragstellerin: Professorin Dr. Susanne Kramer
• Fachliche Zuordnung: Parasitologie und Biologie der Erreger tropischer Infektionskrankheiten
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 515378686

Kinetoplastiden besitzen keine homologen Proteine zu den kanonischen mRNA Entkappungsenzymen. Wir haben kürzlich die ApaH-ähnliche Phosphatase ALPH1 als wichtigstes oder einziges mRNA Entkappungsenzym im Schlafkrankheitserreger Trypanosoma brucei und vermutlich allen Kinetoplastiden identifziert. mRNA Entkappung durch ApaH-ähnliche Phosphatasen ist einzigartig unter den Eukaryoten. Im Unterschied zu kanonischen Entkappungsenzymen spaltet ALPH1 sein Substrat zwischen dem beta and gamma Phosphat und nicht zwischen dem alpha und beta Phosphat. Das Ziel dieses Projektes ist die Identifizierung und Charakterisierung eines ALPH1-spezifischen Inhibitors aus drei wichtigen Gründen: (1) Wir wollen den neuartigen Mechanismus der mRNA Entkappung im Detail verstehen. Ein spezifischer Inhibitor bietet die Gelegenheit den Decapping-Mechanismus in allen pathogenen Kinetoplastiden zu verstehen, auch in Stadien die sich nicht genetisch manipulieren oder kultivieren lassen. Ein Inhibitor ist außerdem essentiell um Studien zur in vitro Enzymaktivität zu kontrollieren. (2) ALPH1 ist ein vielversprechendes Angriffsziel für Medikamente gegen die Schlafkrankheit, Leishmaniasis und die Chagaskrankheit sowie verwandte Tiererkrankungen, da das Enzym in Kinetoplastiden essentiell ist, die gesamte Enzymfamilie der ApaH-ähnlichen Phosphatasen aber im Säuger fehlt. (3) ein ALPH1 Inhibitor wird benötigt, um ALPH1 als Enzym für biotechnologische Anwendungen zu etablieren, zum Beispiel zur Produktion von diphosphorylierter mRNA. Wir haben ein internationales Team mit langjährigen Erfahrungen in der Biologie von Trypanosomen, Stadium I Medikamentenentwicklung und Strukturbiologie von mRNA Bindeproteinen zusammengestellt. Wir haben bereits aktives ALPH1 Protein in großen Mengen aufgereinigt und einen robusten Enzym-Test entwickelt, der kompatibel mit Hochdurchsatzansätzen ist. Es ist daher jetzt möglich, spezifische ALPH1 Inhibitoren aus Molekülbibliotheken zu identifizieren and validierte ALPH1-Inhibitoren dann in der Zellkultur auf ihren spezifischen Phänotyp zu überprüfen. Wir wollen außerdem die Struktur von ALPH1 mit dem gebundenen Inhibitor bestimmen, um den Mechanismus der Bindung im Detail zu verstehen und für strukturbasierte, rationale Medikamentenentwicklung zu nutzen. Letztlich wollen wir die neu entdeckten ALPH1-Inhibitoren (i) als wichtige Forschungsmittel, (ii) für biotechnologische Anwendungen und (iii) als neue präklinische Medikamente mit anti-trypanosomatidaler Wirkung etablieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Polen, Tschechische Republik
• Partnerorganisation: Czech Science Foundation; Narodowe Centrum Nauki (NCN)
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Maria Górna, Ph.D.; Dr. Martin Zoltner