Abbau von PRMT1 durch die direkte Rekrutierung des Proteasoms und der Einfluss der Antikörper-Konjugation

• Antragsteller: Dr. Johannes Kockelmann
• Fachliche Zuordnung: Biologische und Biomimetische Chemie ; Biochemie ; Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 574646614

Die Protein Arginine Methyltransferase 1 (PRMT1) ist ein in vielen Tumoren überexprimiertes Enzym. Ein Knockdown dieses Proteins führt zu einer reduzierten Tumorproliferation. Die Inhibierung oder Abbau des PRMT1 stellt deshalb einen möglichen Therapieansatz dar. Aufgrund dosislimitierender Toxizität wurde jedoch eine Phase-I-Studie mit PRMT1 Inhibitoren vorzeitig abgebrochen. Diese Nebenwirkungen könnten jedoch durch die Erniedrigung der eingesetzten Konzentrationen des Wirkstoffs minimiert werden. Deshalb ist die Entwicklung eines katalytisch getriebenen aktiven Proteinabbaus, beispielsweise durch Protolysis Targeting Chimeras (PROTACs) hier von großem Vorteil. Im ersten Teil dieses Projektes, wird aufbauend auf den Ergebnissen aus früheren Publikationen, ein PRMT1-Inhibitor synthetisiert und an einen kürzlich entwickelten Liganden des 26S Proteasoms gebunden. Auf diese Weise soll ein neuartiges Konzept zum gezielten Proteinabbau getestet werden: Chemical Inducers of Degradation (CIDEs). Dieser Ansatz umgeht die sonst für den gezielten Proteinabbau mithilfe von PROTACs notwendigen Schritt der Protein-Ubiquitinylierung und führt zu einem E3-Ligase unabhängigen Protein Abbau. Um den effektiven Abbau des PRTM1 zu überprüfen und um die Bindung der einzelnen Komponenten an die Zielproteine zu validieren, werden PRTM1 und PSMD2 (eine Untereinheit des Proteasoms, an das der neue Ligand bindet) rekombinant exprimiert . Dies ermöglicht detaillierte Bindungsstudien zur binären und ternären Komplexbildung. Ein weiterer Nachteil vieler PROTACs ist außerdem eine geringe Zellaufnahme und mangelnden Zellspezifität. Deshalb wird der im ersten Teil entwickelte PRMT1-CIDE über einen abbaubaren Linker an einen internalisierenden Antikörper gekoppelt. So wird einerseits die Zellspezifität und andererseits die Abspaltung des Wirkstoffes in der Zelle und die Freisetzung in das Cytosol ermöglicht. Dazu werden die intramolekularen Disulfidbrücken des Antikörpers zunächst reduziert und dann durch ein Thiol-modifiziertes Tetradivinylpyrimidin-Derivats wieder verbrückt. Dies ermöglicht eine gezielte Konjugation des Wirkstoffes mit dem Antikörper über eine Thiol-Maleimid-Reaktion. Die Effektivität, also der Abbau von PRMT1 durch PRMT1-CIDEs und des Antikörper-Wirkstoff-Konjugates wird in cellulo getestet. Mithilfe der rekombinanten Proteine können zusätzlich in vitro-Analysen durchgeführt werden, um eine gezielte Optimierung des PRMT1-Inhibitors und des PSMD2-Ligand sowie des Antikörper-Wirkstoff-Konjugats zu ermöglichen.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Gastgeber: Professor Dr. David R. Spring