Specific Inhibition of a Conformationally Flexible t-RNA Modifying Enzyme by Ligands Synthesized by Combinatorial Chemistry
Final Report Abstract
Basierend auf den Ergebnissen eines virtuellen Screenings an dem Zielenzym tRNA- Guanintransglycosylase (TGT) ist in dem Kooperationsprojekt eine Serie von nach kombinatorischen Prinzipien aufgebauten Benzimidazol-2-on/-thioninhibitoren entstanden. Sie tragen an verschiedenen Positionen des Grundgerüsts unterschiedliche Substituenten. Es ist gelungen, die ursprüngliche Affinität von 36 pM auf 500 nM zu verbessern. Dockingexperimente schlagen keinen eindeutigen Bindungsmodus innerhalb der Verbindungsserie vor. Es deuten sich mehrere energetisch nahe beieinander liegende Bindungsmodi an. Korrelation dieser Geometrien mit den inhibitionskinetischen Messungen lassen keine klare Struktur- Wirkungsbeziehung entstehen. Allerdings erschwert der Fragmentcharakter der Verbindungen das Docking, sodass aufgrund ihrer geringen Größe das Einnehmen multipler Bindungsmodi in der Bindetasche denkbar wäre. Trotz intensivster Bemühungen ist es nicht gelungen, kristallographisch einen gesicherten Protein-Ligand-Komplex mit diesen Inhibitoren zu bestimmen. In den vermessenen Datensätzen sind allerdings verschiedene Veränderungen der Proteinbindetasche zu beobachten, die auf ein Binden der Inhibitoren an das Protein hindeuten. Wie schon durch die Dockinglösungen angedeutet, könnte eine Bindung mit weitgehender Unordnung der Liganden in der Bindetasche erfolgen. Falls ein solches Verhalten tatsächlich vorliegen sollte, kann in der Kristallstruktur aufgrund der ausgeprägten Unordnung keine ausreichend definierte Differenzelektronendichte für einen ausgezeichneten Bindemodus erhalten werden. Zusätzlich zeigen massenspektrometrische Experimente, dass es mit diesen Derivaten nicht zur Ausbildung von in der Gasphase stabilen Protein-Ligand-Komplexen kommt. Es lässt sich vermuten, dass die in dem Projekt entwickelten Inhibitoren an die TGT binden, aber keinen Komplex mit einer eindeutig fixierten Bindungsgeometrie bilden. Ein solcher „transienter", vermutlich rein entropisch begünstigter Komplex ist weder mit der Röntgenkristallographie noch mit den MS-Experimenten nachzuweisen.
Publications
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Design, Synthesis, and Biological Evaluation of Inhibitors of tRNA-Guanine Transglycosylase, an Enzyme linked to the Pathogenicity of the Shigella Bacterium. Angewandte Chemie, 119 (2007) 8414-8417, Angew. Chem. int. Ed. 46 (2007) 8266-8269
S. Hörtner, T. Ritschel, B. Stengl, Ch. Kramer, G. Klebe, F. Diederich
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Glutamate versus Glutamine Exchange Swaps Substrate Selectivity in tRNA-Guanine Transglycosylase: Insight into the Regulation of Substrate Selectivity by Kinetic and Crystallographic Studies. J. Mol. Biol., 374 (2007) 7864-776
N. Tidten, B. Stengl, A. Heine, G. Garcia, G. Klebe, K. Reuter
