gamma-Modifizierte Triphosphate von Nucleosidanaloga als potentielle Virustatika und deren lipophile Prodrugs

• Antragsteller: Professor Dr. Chris Meier
• Fachliche Zuordnung: Biologische und Biomimetische Chemie ; Virologie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 329712853

Nucleosidanaloga haben große Bedeutung in der antiviralen Therapie. Sie bringen jedoch zwei deutliche Nachteile mit sich: 1.) müssen sie zunächst intrazellulär in die aktiven Metaboliten, die Nucleosidtriphosphate, überführt werden und 2. können diese neben ihrer Eignung als Substrate viraler Polymerasen auch Substrate für die zelleigenen Polymerasen darstellen, wodurch toxische Nebeneffekt nicht ausgeschlossen werden können. Mit diesem Vorhaben verfolgen wir über den ersten Punkt hinaus erstmals mittels eines neuartigen Ansatzes das Ziel, eine Steigerung der Substratselektivität von modifizierten Nucleosid-Triphosphaten als antivirale Agentien zu erreichen. In diesem Projekt sollen folgende drei Teilaspekte bearbeitet werden:1. Es sollen gamma-modifizierte Nucleosidtriphosphate als Substrate für virale Polymerasen untersucht werden. Die Modifikation an der gamma Triphosphategruppe soll dabei eine nicht-spaltbare Einheit darstellen, die einerseits kovalent am Triphosphat gebunden ist und gleichzeitig die Dephosphorylierung der Triphosphate verhindert. In Voruntersuchungen wurde gezeigt, dass das gamma-Acyloxybenzyl-modifizierte Triphosphat von 3-Desoxy-2,3-didehydrothymidin (d4T) von der Reversen Transkriptase (RT) von HIV als Substrat erkannt wird und der DANN-Strang verlängert wird. Hingegen war dieses gamma-modifizierte Triphosphat kein Substrat für die zelluläre DNA-Polymerase beta während d4TTP wiederum ein Substrat der DNA-Polymerase beta war. So ergibt sich eine ganz neuartige Möglichkeit zum Einsatz solcher gamma-modifizierter Nucleotid-Derivate, da sie eine besonders Selektivität zwischen der viralen Polymerase und den zellulären Polymerasen aufweisen können. Besondere Bedeutung hat dies im Zusammenhang mit der Vermeidung von toxischen Nebeneffekte resultierend aus der Eignung als Substrat von humanen Polymerasen. Als stabile gamma-Phosphat-Modifikation sollen die nicht mehr durch Esterasen spaltbare Benzylketone sowie lipophile Alkylreste untersucht werden.2. Da erwartet wird, dass diese gamma-modifizierten Nucleosidtriphosphate aufgrund ihrer Ladung nicht die Zellmembran durchdringen, sollen im zweiten Teil dieses Projektes lipophile Prodrugs für die gamma-modifizierten Nucleosidtriphosphate untersucht werden. Dazu sollen lipophile, enzymatisch-spaltbare Maskierungsgruppen eingesetzt werden. Durch Studien zu den Hydrolysewegen, den Stabilitäten in biologischen Medien wie Zellextrakten und in vitro anti-HIV-Aktivitätstests gegen HIV-1 und HIV-2 sollen optimierte Derivate identifiziert werden.3. Die Zellaufnahme der neuartigen Prodrugs der gamma-modifizierten Nucleosidtriphosphate soll mit dem fluoreszierenden Bicyclonucleosidanalogon (BCNA) in Zellinkubationsstudien untersucht werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen