Untersuchung zur Nitroalkylierung als neuartiger endogener Regulationsmechanismus und therapeutische Angriffsmöglichkeit am Ubiquitin-Proteasom-System

• Antragstellerin: Jessica Roos, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Pharmakologie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 513560451

Nitrofettsäuren (NFA) sind anti-inflammatorische und endogen gebildete Lipidmediatoren, für die bereits ausgeprägte entzündungshemmende Effekte in einer Vielzahl von Tierstudien nachgewiesen wurden und deren therapeutische Effekt (u.a. bei der fokal segmentalen Glomerulosklerose) bereits in klinischen Studien der Phase II evaluiert werden. Die entzündungshemmenden Effekte der NFA beruhen vor allem auf dem kovalenten Angriff an für entzündliche Prozesse relevanten Proteinen, wie z. B. der 5-Lipoxygenase oder NF-kB. Durch Nitroalkylierungs-Reaktionen sind NFA in der Lage, diese Proteine post-translational zu modifizieren und somit deren Struktur, Funktion und Lokalisation zu beeinflussen. In einer ersten Studie (Kühn et al. 2018) konnten wir zeigen, dass NFA effiziente und im Mausmodell gut verträgliche Tumor-regressive Verbindungen sind, die sowohl das Wachstum von Kolonkarzinomzellen in-vitro als auch in-vivo hemmen. Der exakte molekulare Angriffspunkt der NFA konnte im Rahmen dieser Arbeit jedoch nicht identifiziert werden. In weiteren Vorversuchen wurde das Ubiquitin-Proteasom-System (UPS) als neuer Angriffspunkt der NFA identifiziert. Eine andauernde Hemmung des UPS führt über die Aktivierung bzw. Hemmung verschiedener Signalkaskaden letztendlich zur Induktion von Apoptose. Eine pharmakologische Hemmung des UPS durch die natürlich vorkommenden NFA könnte somit eine Erklärung für die ausgeprägten Tumor-suppressiven Effekte der NFA darstellen. Neben den NFA-vermittelten antineoplastischen Effekten könnte die Nitroalkylierung ebenfalls ein fundamentaler Regulationsmechanismus des UPS sein, der einen neuen Ansatz zur Hemmung des UPS liefern kann. Im vorliegenden Antrag sollen deshalb die Effekte von NFA auf das UPS genau charakterisiert werden, um eine Grundlage für die Nutzung dieser Verbindung als potentielle neuartige Tumortherapeutika zu schaffen. Hierfür sollen im ersten Schritt der exakte molekulare Mechanismus der UPS Hemmung durch NFA aufgeklärt (Ziel 1) und die Bedeutung dieser Hemmung unter in-vivo- Bedingungen näher untersucht werden (Ziel 3a). Zur Umsetzung von Ziel 1 sollen sowohl biochemische als auch massenspektrometrische Analysen durchgeführt werden. Die parallele Durchführung beider Ansätze soll gewährleisten, dass der für den Tumor-suppressiven Effekt verantwortliche exakte molekulare Angriffspunkt im Rahmen einer möglichen DFG-Förderung identifiziert werden kann. Im zweiten Schritt sollen weitere endogene NFA sowie neuartige NFA-Derivate und -Mimetika mit diversen Modifikation des Michael-Akzeptors, der Carboxyl- und der endständigen Alkylgruppe des Fettsäuregrundgerüstes auf ihre Tumor-suppressiven und UPS-hemmenden Effekte getestet werden (Ziel 2). Als Endziel wollen wir das therapeutische Potential von 9-NOA und vielversprechenden NFA-Derivaten/Mimetika im Vergleich zu zugelassenen Inhibitoren des UPS sowohl unter in-vitro-als auch in-vivo Bedingungen evaluieren (Ziel 3b).

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen