17beta-Hydroxysteroid Dehydrogenase Typ 14: Enzymstruktur-basierte Entwicklung von potenten und selektiven Inhibitoren mit Hilfe von Kristallisation und Enzymcharakterisierung

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Gerhard Klebe; Dr. Sandrine Marchais-Oberwinkler
• Fachliche Zuordnung: Pharmazie
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 233241443

17beta-Hydroxysteroid dehydrogenase Typ 14 (17beta-HSD14) ist ein vor kurzem charakterisiertes Enzym, das in Gehirn, Leber und Plazenta vorkommt. Das Apoenzym wurde bereits kristallisiert. Es ist in der Lage sowohl Estradiol als auch Dehydroepiandrosteron in Estron bzw. 5-Androsten-3beta,17beta-diol umzuwandeln, aber seine funktionelle Rolle (Bedeutung) ist weiterhin unklar. Es ist angedeutet worden, dass 17beta-HSD14 in Neuromodulationprozessen und in der Pathogenese der Neurodegeneration beteiligt sein könnte. Potente und selektive Inhibitoren sind sehr nützlich, um die Rolle eines Enzyms in einem Krankheits-Modell zu studieren, aber bisher ist kein Inhibitor für dieses Enzym bekannt. In diesem Projekt wollen wir hoch potente und selektive Inhibitoren der 17beta-HSD14 entwickeln, die aktive Zentrum des Enzyms strukturell charakterisieren und dadurch neue Einblicke in die mögliche funktionelle Rolle des Enzyms gewinnen.Ausgehend von mäßig aktiven Inhibitoren der 17beta-HSD14 (die in einer vorläufigen Studie identifiziert wurden), werden wir die Strukturen in einem iterativen Prozess mittels Kristallographie, Modellierung, chemischer Synthese und biologischer Evaluation optimieren. Analyse des kristallisierten Komplexes aus Inhibitor und Enzym wird uns Aufschluss über die Interaktionen geben, die der Ligand mit dem Enzym eingeht, und wird dadurch das aktive Zentrum des Enzyms charakterisieren. Zusätzlich wird die 3D-Struktur auf andere mögliche Interaktionen hinweisen, die mit strukturell modifizierten Inhibitoren erreicht werden können. Die so entwickelten Substanzen werden mit Hilfe von Modellierungen validiert. Nach Synthese der verbesserten 17beta-HSD14 Inhibitoren wird ihre Potenz in einem NAD/NADH Fluoreszenz-Assay getestet, der in unserer Gruppe entwickelt wird. Potente Substanzen werden dann einer neuen Optimierungsrunde zugeführt. Die Berücksichtigung einer ausreichenden Selektivität gegenüber funktionell verwandten Enzymen, wie 17beta-HSD1, 2, 4 und 5 wird entweder durch eine strukturbasierte oder durch eine ligandenbasierte Herangehensweise gewährleistet. Schließlich könnten das Screening und die Identifikation von nicht-steroidalen Substraten der 17beta-HSD14 neue Einsichten in mögliche Funktionen dieses Enzyms eröffnen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen