Design, Synthese und biologische Evaluation von PROTACs für CREBBP und p300

• Antragsteller: Dr. Pascal Heitel
• Fachliche Zuordnung: Pharmazie ; Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 437422385

Dieses Projekt beschäftigt sich mit dem Design, der Synthese und biologischen Evaluation von proteolysis-targeting chimeras (PROTACs) für die Histonacetyltransferasen CREB binding protein (CREBBP) und dem eng verwandten p300. Beide Proteine sind ubiquitär exprimiert und fungieren als transkriptionelle Coaktivatoren, die mit einer Vielzahl an Proteinen wechselwirken. Dadurch sind CREBBP und p300 an essentiellen biologischen Prozessen wie Proliferation, Zellzyklus und Zelldifferenzierung beteiligt. Viele humane Krebsarten zeichnen sich durch Mutationen im Gen für CREBBP aus und lassen die Modulation von CREBBP/p300 als eine wichtige Option zur Pharmakotherapie von einigen Krebsarten erscheinen. Jedoch gibt es bislang keinen niedermolekularen Liganden, welcher selektiv für CREBBP oder p300 ist und es ermöglichen würde, grundlegende Aspekte der biologischen Funktion von CREBBP oder p300 zu untersuchen.PROTACs sind chimäre Moleküle, die sowohl am Zielprotein als auch an einer E3-Ligase binden können. In der Folge wird das Zielprotein ubiquitiniert, durch das Proteasom erkannt und abgebaut. Zu Beginn des Projekts soll ein PROTAC entworfen und synthetisiert werden, welches CREBBP und p300 abbaut, und die biologische Wirkung des angestrebten PROTACs auf eine Reihe humaner Krebszelllinien in vitro studiert werden. In vorherigen Arbeiten des Arbeitskreises von Prof. Conway wurde eine selektiver, hochaffiner CREBBP/p300 Bromodomäneninhibitor identifiziert, der als Zielprotein-bindendes Motiv dienen soll und auf dem das Design des PROTACs basiert. Als E3-Ligase wurden Cereblon, von Hippel-Lindau (VHL) und MDM2 ausgewählt, für die Liganden in der Literatur etabliert sind. Die Liganden für das Zielprotein und die E3-Ligase werden durch einen Linker miteinander verknüpft, dessen Kettenlänge im ersten Schritt der Struktur-Wirkungsbeziehung untersucht wird, um einen optimierten Abbau von CREEBP und p300 zu gewährleisten. Darüber hinaus sollen PROTACs entwickelt werden, die selektiv entweder CREBBP oder p300 abbauen. Dies soll durch Optimierung des Linkers hinsichtlich der Kettenlänge und des Verknüpfungspunktes des CREBBP/p300-Liganden sowie durch die Auswahl des Liganden der E3-Ligase erreicht werden. Abschließend soll die Hypothese überprüft werden, dass diese selektiven PROTACs auch unterschiedliche Phänotypen in Krebszelllinien hervorrufen sowie dass CREBBP und p300 nicht redundant sind. Mit diesen PROTACs können wertvolle Werkzeuge zur Verfügung gestellt werden, die neue Erkenntnisse über die Funktion von CREBBP und/oder p300 liefern, was mit herkömmlichen niedermolekularen Inhibitoren aufgrund mangelnder Selektivität nicht erreicht wurde. Zudem ermöglichen es diese Verbindungen, die Beteiligung von CREBBP und p300 an der Pathogenese zahlreicher Krebsarten besser zu verstehen und bieten Zugang zu entsprechenden Wirkstoffkandidaten.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Gastgeber: Professor Stuart J. Conway, Ph.D.