Target Identifizierung und Wirkmechanismus Studien von Phyllobilinen, Naturstoffe mit Effekten auf Krebszellen

• Antragstellerin: Dr. Simone Moser
• Fachliche Zuordnung: Pharmazie
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 448289381

Phyllobiline sind tetrapyrrolische Naturstoffe, die durch Abbau des grünen Pflanzenpigments Chlorophyll entstehen. Typischerweise bringen wir dieses Naturschauspiel mit den prächtigen Farben in Verbindung, die wir jeden Herbst beobachten. Allerdings sind die Hauptabbauprodukte des Chlorophylls - die Phylloleucobiline - farblos, können aber durch chemische Methoden einfach in gelbe und pinke Pigmente, genannt Phylloxanthobiline und Phylloroseobiline, umgewandelt werden. Diese Pigmente kommen auch natürlich vor, tragen zu den Herbstfarben bei, besitzen interessante chemische Eigenschaften und sind, im Gegensatz zu vielen anderen Naturstoffen, leicht zugänglich. In unseren ersten Studien konnten wir signifikante Effekte der farbigen Phyllobiline auf Krebszellen nachweisen, so wie nanomolare Inhibierung der Proliferation, Apoptoseinduktion und Verursachung eines Zellzyklusarrests. Ausgehend von diesen Beobachtungen wollen wir nun verstehen, wie diese Effekte von den Phyllobilinen verursacht werden. Um dieses Ziel zu erreichen, verwenden wir sowohl nicht-zielgerichtete Screens zur Identifizierung eines direkten Targets, als auch Untersuchungen des Proteoms und Transkriptoms. Zur Target Identifizierung werden zwei komplementäre Ansätze zum Einsatz kommen, Affinitätschromatographie und ein Yeast-3-hybrid System. Die beiden Methoden werden zusätzlich dazu angewendet, um in der jeweils anderen Methode identifizierte Bindungspartner auch in einer ersten Instanz zu validieren. Um der Ursache der beobachteten Effekte, die durch die Phyllobiline in Krebszellen auftreten auf den Grund zu gehen, werden wir zusätzlich zu den Target ID Methoden Proteom und Transkriptom Analysen, sowohl von unbehandelten als auch mit Phyllobilin behandelten Zellen, durchführen, um beeinträchtigte Signal- oder Biosynthesewege auf dem Protein- und Genexpressionslevel zu identifizieren. Diese Analysen werden auch dabei helfen, die Rolle eines identifizierten Targets im Wirkungsmechanismus zu verstehen, der schlussendlich zum Zelltod führt. Alles in allem, zielt das hier eingereichte Projekt darauf ab, ein direktes zelluläres Target der Phyllobiline zu identifizieren und zu verstehen, wie eine Interaktion zwischen dem Naturstoff und dessen Target zu den beobachteten Effekten führt. Durch Analyse von beeinträchtigten Protein-Netzwerken wollen wir den Mechanismus erkunden, der hinter der toxischen Wirkung der Phyllobiline auf Krebszellen steckt. Des Weiteren kann die Untersuchung von beeinträchtigen Protein- und Genexpressionen zu einer Erklärung der beobachteten Effekte beitragen, auch wenn kein direktes Target für die Phyllobiline gefunden wird und daher als „Backup“ Plan fungieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Österreich