Untersuchungen zu neuartigen Cystein-reaktiven Nitrofettsäuren mit kovalentem Angriff an entzündungsrelevanten Arzneistofftargets

• Antragsteller: Professor Dr. Thorsten Jürgen Maier
• Fachliche Zuordnung: Pharmazie ; Pharmakologie
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 224877466

Wir konnten in der ersten Förderperoide dieses Antrages zeigen, dass die 5-Lipoxygenase (5-LO), welches das Schlüsselenzym der Leukotrien-Biosynthese ist, einen Angriffspunkt von anti-inflammatorischen Nitrofettsäuren (NFA) und einigen Naturstoffen mit Michael-Akzeptor darstellt und durch eine kovalente Modifikation an Cystein 416 und 418 überaus effizient in vitro und in vivo inhibiert werden kann. Eine mechanistisch ähnliche Hemmung konnte auch durch hohe intrazelluläre Konzentrationen an Stickstoffmonoxid über eine Nitrosylierung der Cysteine sowohl in zellulären als auch tierexperimentellen Modellen erzielt werden. Der Angriff an den Cysteinen 416 und 418 der 5-LO könnte somit ein fundamentaler Regulationsmechanismus der Leukotrien-Biosynthese sein ((patho)physiologischer „An-Aus-Schalter“), der einen neuen Ansatz zur Hemmung der Leukotrien-Biosynthese liefern kann. Die in murinen Krankheitsmodellen und ersten klinischen Studien gut verträglichen NFA und deren Zielstrukturen stellen innovative Ansatzpunkte für die Entwicklung von neuen antiphlogistischen Therapeutika dar. Im vorliegenden Folgeantrag sollen im Rahmen von Ziel 1 die Grundlagen für die Entwicklung eine neuen Klasse von 5-LO-Inhibitoren auf Basis von NFA mit Angriff an den Cysteinen 416 und 418 geschaffen werden. Ziel 2 beinhaltet die Identifizierung und funktionelle Charakterisierung neuer zellulärer NFA-Targets. Für das Erreichen von Ziel 1 sollen neuartige NFA-Derivate auf eine Hemmung/Aktivierung von bekannten NFA-Targets hin untersucht werden. Ziel ist primär die Steigerung der Effizienz und Potenz der Hemmung der 5-LO durch NFA. Zudem sollen die Studien zeigen, ob sich die pharmakologischen Effekte auf die einzelnen Targets variieren bzw. gar voneinander trennen lassen. Ziel 2 richtet sich aus auf die Identifikation von NFA-Zielproteinen („NFAom“), die eine mögliche regulatorische Rolle bei entzündlichen Prozessen spielen könnten. Weiterhin können diese potentiellen Bindungspartner von NFAs Angriffspunkte für neuartige kovalente Wirkstoffe darstellen. Zur Umsetzung von Ziel 2 sollen zwei Proteomik-Ansätze (direkter Nachweis der durch NFAs posttranslational modifizierten Proteine; Strategie 1 und Verwendung spezieller NFA-Sonden zur Identifizierung neuer NFA-Zielproteine; Strategie 2) parallel bearbeitet werden. Für die massenspektrometischen Analysen nutzen wir die Eigenschaft der NFAs, durch eine Michael-Addition Cystein- und Histidinreste chemisch zu modifizieren zu können. 9-NOA-modifizierte Peptide zeigen im Gegensatz zu den nicht-modifizierten Peptiden eine um 327.24 Da höhere Masse. Um ein möglichst breites Spektrum an potentiellen Zielproteinen zu erfassen und die Konsistenz der Proteinmodifikation durch NFAs in verschiedenen Zellspezies beurteilen zu können, werden die Experimente ebenfalls in diversen Zellsystemen durchgeführt. Für die Durchführung der Projekte werden neben Sachmitteln auch Personalmittel für einen Postdoktoranden für 36 Monate beantragt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen