FOR 806: Interfering with Intracellular Protein-protein Interactions - Probing Protein Functions with Small Molecules
Final Report Abstract
Die Forschergruppe FG806 hatte sich zum Ziel gesetzt, neue Substanzen oder Substanzklassen zu definieren, die mit der nichtkovalenten Interaktion von Proteinen innerhalb von Zellen interferiert. Kleine, zellgängige Moleküle, die diese Aufgabe erfüllen, sind von großem Nutzen für die Forschung, da sie in der Regel eine Vielzahl von biologischen Fragen erlaubt zu adressieren. In allen hier bearbeiteten Projekten wurden entweder Verfahren zur Durchmusterung molekularer Bibliotheken oder aber rationale Ansätze zum Auffinden neuartiger Substanzen durchgeführt. In den Projekten P1, P2, P4, P5, P6, P8 und P9 wurden dabei Screenings in Zusammenarbeit mit dem zentralen Projekt Z „Synthesis, optimization, and screening of small molecule libraries targeting protein-protein interactions“ durchgeführt. In all diesen Projekten konnten Primärhits identifiziert werden, die dann anschliessend in sekundären Bindungs-Assays oder zellulär-funktionellen Studien validiert worden sind. Wesentliche Signalwege eukaryontischer Zellen konnten adressiert werden und beinhalteten u.a. ein nichtpeptidisches α-Helix-Mimetikum zur Hemmung der AKAP-PKA Interaktion (P1), PDZ-Domänen-Inhibitoren (P5), mRNA splicing Inhibitioren, Endozytose-Hemmer („Pitstops“, P8) und Inhibitoren der Met-Gab1 und Wnt-beta-Catenin Signalwege (P9). Dabei wurde in etlichen Projekten nicht nur Substanzen zur Manipulation der entsprechenden Signalwege identifiziert, sondern auch Erkentnisse über die natürlicherweise vorkommenden Protein-Protein-Wechselwirkungen gewonnen. So wurde z.B. in P4 gezeigt, dass die essentielle Funktion des CD2BP2 Proteins im Splicing die zelluläre Rekrutierung der Phosphatase PP1 beinhaltet, so dass eine phosphoregulatorische Funktion des Proteins im alternativen Splicing postuliert werden kann. In Projekt P3 wurde ein rationaler Ansatz gewählt, um Prolinreiche Sequenzen bindende Domänen spezifisch hemmen zu können. Hier gelang es durch eine enge Zusammenarbeit der Standorte Berlin und Köln, ein ganzes Portfolio neuer Prolin-Mimetika zu entwickeln, die z.B. durch Inhibition der Ena/VASP-Proteine zu einer Hemmung von Krebszellen führen. Die Strukturanalyse, unterstützt durch das Z-Projekt, war in vielen Projekten eine wichtige Methode zur Aufklärung des Mechanismus der jeweiligen Ligandenbindung. Es konnten Kristallstrukturen in den Projekten P1, P3, P4, P5, P6, P7 und P8 gelöst werden, so dass die mechanistisch-strukturelle Ebene mit dem Design oder Auffinden von Liganden verknüpft werden konnte.
