Chemical tools for the elucidation of the role of the acid sphingomyelinase under physiological or pathological conditions
Organic Molecular Chemistry - Synthesis and Characterisation
Final Report Abstract
Die saure Sphingomyelinase ist ein Enzym mit unterschiedlichsten Rollen unter normalen physiologischen Bedingungen aber auch im Zusammenhang mit verschiedenen Krankheiten. Das Enzym ist normalerweise in den Lysosomen am konstitutiven Abbau der Plasmamembran beteiligt, kann aber auch als Reaktion auf verschiedene Stimuli sezerniert werden. Eine starke Sezernierung des Enzyms wurde vor allem in akut entzündlichen Krankheiten wie dem akuten Lungenversagen (ALI) oder bei Sepsis beschrieben. Eine Hemmung des Enzyms wurde auch als experimentelle Therapie für die schwere Depression (Major Depression) oder für eine Infektion mit SARS-Cov2 beschrieben. Daneben existiert aber auch eine angeborene Defizienz der sauren Sphingomyelinase, die als Niemann-Pick Krankheit der Typen A und B bekannt ist. Die vielschichtige Rolle des Enzyms verlangt nach Werkzeugen um die verschiedenen Wirkmechanismen mit hoher Genauigkeit, d.h. orts- und zeitaufgelöst untersuchen zu können. Da solche Werkzeuge bisher nicht existierten, sind viele Fragen auf dem Gebiet offengeblieben. Wir haben im Verlauf der Projektförderung verschiedene FRET Sonden entwickelt, die es erstmals erlauben, das Enzym in lebenden Zellen direkt bei der Katalyse zu beobachten. Diese Sonden konnten auch für eine bequeme Messung der sezernierten Sphingomyelinase herangezogen werden. Wir haben zellpermeable Inhibitoren hergestellt, die lichtgesteuert aktiviert werden können, um perspektivisch die saure Sphingomyelinase in Geweben orts- und zeitaufgelöst zu inhibieren. Darüber hinaus haben wir etablierte Zelllinien genetisch modifiziert und so bereits erste Zellen erhalten, die als geeignetes Modell für die Niemann-Pick Krankheit mit ihren verschiedenen Genotypen fungieren können. In Kombination mit den FRET Sonden, die die Aktivität des Enzyms innerhalb der Zelle abbilden soll nun eine wirkmächtige Entwickelt werden, mit denen nach Verbindungen gesucht werden kann, die die saure Sphingomyelinase Defizienz in Patienten abmildern und deren Lebensqualität verbessern können. Es wurden bereits erste vielversprechende Kandidaten identifiziert, die das Potenzial dieser Herangehensweise eindrucksvoll unterstreichen.
Publications
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