Strukturelle, molekulare Pharmakologie von G-Protein-Inhibitor Komplexen.

• Antragsteller: Dr. Xavier Deupi; Professor Dr. Gebhard Schertler
• Fachliche Zuordnung: Strukturbiologie ; Biochemie ; Bioinformatik und Theoretische Biologie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 273251628

Das Projekt “Strukturelle, molekulare Pharmakologie von G-Protein-Inhibitor Komplexen”, unter der Leitung von Prof. Schertler/Dr. Deupi zielt darauf ab, die Interaktion des Gq Protein mit dem zyklischen Depsipeptid FR900359 zu charakterisieren. FR900359 ist ein spezifischer Inhibitor von Gq, der im Rahmen des FOR Projekts untersucht wird. Wir werden die folgenden sich aus den Ergebnissen der ersten Förderperiode ergebenden 3 Ziele verfolgen 1) Identifizierung der Struktur von Gq mit gebundenem FR900359, 2). Computeranalyse des Inhibitionsmechanismus von FR900359 auf Gq, 3) Identifizierung der strukturellen Basis der selektiven Teilinhibierung der konstitutiv aktiven Gαq Krebs Mutanten Q209L und Q209P durch FR900359Um diese Ziele zu erreichen, werden wir die Struktur von Gq und der karzinogen Gq Mutanten Q209L and Q209P mit und ohne FR900359 mittels Röntgenkristallografie lösen. Wir etablieren momentan einen robusten Workflow für die Aufreinigung von Gq in einem größeren Maßstab, der hochwertiges Protein für eine Strukturanalyse mittels Röntgenkristallographie und mittels NMR durch P11 liefert. Dies wird eventuell nur mittels Proteinengineering erreichbar sein. Ein weiteres Ziel ist die Entwicklung von Kristallisationsvorlagen, eine Grundlage für strukturbasierte Wirkstoffentwicklung. Wir werden Kristallisationsbedingungen mit verschiedenen Gq-Proteinen mit und ohne FR900359 testen. Dafür werden stabilisierende Antikörperfragmente (FAB16 und scFv16) benutzt, die wir in Zusammenarbeit mit Brian Kobilka (Stanford, USA) und Roche (Basel, CH) entwickelt haben. Die Struktur von Gαq wird mittels Röntgenstrukturanalyse am Synchrotron SLS hier am PSI gelöst. Mit Hilfe dieser Strukturen werden wir Ziel 1 erreichen. Zusammen mit der NMR-Analyse durch P11 sind diese Daten eine wichtige Grundlage für die Computergestützte Analyse des molekularen Wirkmechanismus der Inhibierung von Gq durch FR900359. In diese Analyse werden für Vergleichszwecke auch Daten über YM-254890 Inhibierung einbezogen (Ziel 2).Um unser Verständnis der Interaktion des Inhibitors FR900359 mit Gq zu vertiefen werden wir die strukturelle Basis der teilweisen Inhibierung der Gq Mutanten Q209L and Q209P untersuchen (Ziel 3). Idealerweise können wir uns dabei auf Kristallstrukturdaten der beiden Mutanten, mit und ohne FR900359, stützen; wir werden computergestützte Strukturanalysen (Molekulares Modellieren und Molekulare Dynamik Simulierungen) verwenden um unsere Strukturdaten zu vervollständigen und zu erweitern und so den molekularen Mechanismus der teilweisen Inhibierung der Q209L and Q209P Mutanten durch FR900359 aufzuklären.Das Ergebnis unseres Projekts wird als Grundlage für P1 und P6 für die Entwicklung von neuen Wirkstoffen dienen, die spezifisch weitere G-Protein Subtypen inhibieren oder ein pharmazeutisches Potential besitzen; diese werden von Partner P8, P9, P10 in vitro und in vivo evaluiert; wir werden außerdem unser Wissen über GPCR vermittelte Signalnetzwerke erweitern.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 2372: G-Protein Signalkaskaden: mit neuen molekularen Sonden und Wirkstoffen zu neuen pharmakologischen Konzepten
• Internationaler Bezug: Schweiz