Entwicklung von MYC G-Quadruplex bindenden Wirkstoffen durch virtuelles Screening dynamischer Ensembles

• Antragsteller: Dr. Jonathan Dickerhoff
• Fachliche Zuordnung: Strukturbiologie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 427347592

Guanin-reiche DNA Sequenzen können viersträngige G-Quadruplexe (G4) bilden, die in den Promoterbereichen von Onkogenen gefunden werden. So wird zum Beispiel die Transkription des bekannten MYC Onkogens durch G4-Bildung herunter reguliert und dadurch das zugehörige Myc Protein unterdrückt, welches unentbehrlich für viele Krebszellen ist. Daher wurde die Wirkstoff vermittelte Stabilisierung von MYC G4s als zukünftige Krebstherapie vorgeschlagen. Üblicherweise stapeln sich G4 Liganden auf den G-Kern und die Bindungstasche wird durch verschiedene Kombinationen von flexiblen Schleifen und flankierenden Sequenzen vervollständigt, sie ist nahezu einzigartig für jede G4 Sequenz. Diese große Auswahl an Bindungstaschen erlaubt die Entwicklung hochselektiver MYC G4 Liganden.Grundsätzlich kann molekulares Docking von kleinen Molekülen an einen Rezeptor im Rahmen eines virtuellen Screenings vielversprechende Verbindungen identifizieren. Jedoch ist die Zuverlässigkeit von virtuelle Screenings für G4s limitiert, da herkömmlichen Verfahren die Konformationslandschaft der dynamischen Bindungsstellen nicht korrekt erfassen können. Dadurch werden interessante Verbindungen übersehen und falsche Treffer zu den Ergebnissen hinzugefügt. Im vorgeschlagenen Projekt möchte ich diese Limitierung mit einem verbesserten virtuellen Screening der MYC G4s überwinden, indem das dynamische Verhalten der Bindungsstellen bestimmt und künftig berücksichtigt wird.Dies wird erreicht durch Erstellung der ersten G4 dynamischen Ensembles, welche die relevanten Konformationen der flexiblen Bindungstellen abbilden. Die Messung von residualen dipolaren Kopplungen (RDC) durch Kernresonanzspektroskopie erlaubt die Dynamik zweier ausgewählter MYC G4 Strukturen mit atomare Auflösung zu bestimmen. Durch molekulardynamische Simulationen wird eine große Auswahl möglicher Konformationen der MYC G4s erstellt, um dann auf Basis der RDC Daten die relevanten Konformere in den dynamischen Ensembles zu kombinieren. Anschließend wird die Verwendung der MYC G4 dynamischen Ensembles in virtuellen Screenings untersucht, um neue und hochselektive Liganden zu entdecken. Zuletzt werden in vitro und in vivo Tests der identifizierten Verbindungen zeigen, ob sie im Screening zurecht selektiert wurden und ob sie einen Wert für zukünftige Studien besitzen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeberin: Professorin Danzhou Yang