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Projekt
Strukturbasiertes Wirkstoffdesign für die Pseudokinase-Domäne von JAK2: Ein neuartiger Ansatz für die Behandlung von Myeloproliferativen Neoplasien
Antragsteller
Dr. Stefan Krimmer
Fachliche Zuordnung
Pharmazie
Förderung
Förderung von 2018 bis 2021
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 414274432
Die Entwicklung vieler myeloproliferativer Neoplasien (MPN), bösartiger Bluterkrankungen, die sich zu Krebs entwickeln können, wird durch die Onkogene V617F-Mutation der Tyrosinkinase JAK2 verursacht. JAK2 ist ein Multidomänen-Protein, das eine Kinase-Domäne und eine katalytisch weitestgehend inaktive, ATP-bindende Pseudokinase-Domäne besitzt. Die Pseudokinase-Domäne reguliert die Kinaseaktivität durch die Ausbildung eines autoinhibitorischen Komplexes mit der Kinase-Domäne. Die V617F-Mutation, die sich auf der Pseudokinase-Domäne befindet, stört den autoinhibitorischen Komplex, wodurch JAK2 konstitutiv überaktiviert wird. Gegenwärtig werden MPN durch niedermolekulare Arzneistoffe behandelt, die kompetitiv an die ATP-Bindestelle der Kinase-Domäne binden. Diese Arzneistoffe haben jedoch keine selektive Antitumoraktivität, zeigen dosislimitierende Nebenwirkungen und verhindern das Fortschreitung der Erkrankungen nicht. Folglich werden bessere therapeutische Optionen dringend benötigt. Eine jüngst durchgeführte Mutationsstudie hat gezeigt, dass die Bindung von ATP an die Pseudokinase-Domäne eine essentielle strukturelle Funktion für die Überaktivierung hat. Eine JAK2 V617F-Mutante, die zusätzliche ATP-Bindung verhindernde Mutationen besitzt, zeigt physiologische Aktivitätslevel. Anders ausgedrückt: die Verdrängung von ATP von der Pseudokinase-Domäne der krankheitsbezogenen JAK2 V617F-Mutante wirkt der pathologischen Überaktivierung entgegen. Basierend auf dieser Entdeckung schlagen wir einen neuen therapeutischen Ansatz für die Behandlung von MPN durch niedermolekulare Verbindungen vor, die mit hoher Affinität und Selektivität an die JAK2 V617F Pseudokinase-Domäne binden und ATP kompetitiv verdrängen. Dafür werden wir die isolierten humanen Kinase- und Pseudokinase-Domänen rekombinant in Insektenzellen exprimieren und die niedermolekularen Verbindungen mittels molekularer Modellierung, synthetischer organischer Chemie, Bioassays und Röntgenkristallographie entwickeln. Nachdem stark bindende und selektive Verbindungen entwickelt wurden, werden wir unser vorgeschlagenes therapeutisches Konzept durch einen auf Säugetierzellen basierenden Assay mit Volllängen-JAK2 validieren. Die Validierung der Pseudokinase-Domäne der JAK2 V617F-Mutante als Angriffsziel für Arzneistoffe wird ein vielversprechendes therapeutisches Konzept für die verbesserte pharmakologische Therapie von MPN enthüllen.
DFG-Verfahren
Forschungsstipendien
Internationaler Bezug
USA
