Molekulare Stabilisatoren der 14-3-3 Protein-Protein-Wechselwirkung mit Raf und Cdc25 als Ausgangspunkt für innovative Wirkstoffe in der Krebstherapie
Final Report Abstract
Ziel des hier gegenständlichen DFG Forschungsprojekt war die Identifizierung und Validierung von niedermolekularen Verbindungen, die in der Lage sind, die Bindung von 14-3-3 Adapterproteinen an die krebsrelevanten Proteine Cdc25 und Raf zu stabilisieren. Durch die Stabilisierung dieser Wechselwirkung wird die Aktivität dieser krebsfördernden Proteine gehemmt, was zu einem therapeutisch wünschenswerten Effekt in der Krebsbehandlung führen würde. Wir konnten einige Moleküle mit Hilfe von Strukturanalysen und biophysikalischen Messungen als Stabilisatoren der 14-3-3/Raf-Wechselwirkung bestätigen. Diese (und andere) Moleküle befinden sich derzeit in der Weiterentwicklung zu Wirkstoffkandidaten für die Behandlung von Krebsarten mit überaktiven Raf Proteinen. Hierbei ist wichtig anzumerken, dass in der Regel die Entwicklung eines Krebsmedikamentes von der ersten Identifizierung bis zur möglichen Zulassung einen Zeitraum von 12 – 15 Jahren benötigt, d.h. wir stehen mit unseren Molekülen am Anfang dieses Entwicklungsprozesses. Eine zunächst deutlich „negative Überraschung“ in diesem Projekt war die Erkenntnis, dass keine der Verbindungen aus einem traditionellem Hochdurchsatz-Screen allen Bestätigungsexperimenten gerecht werden konnte. Die bedeutet, dass im Laufe des Projektes alle zunächst hoffnungsvollen „Hits“ aus diesem Verfahren als falsch-positive entlarvt wurden und wir daher gezwungen waren, das benötigte Ausgangsmaterial für die chemische Optimierungen durch den Fragment-basierten Identifikationsansatz zu bestreiten. Hier war interessanterweise der „rationale Weg“, Fragmente ausgehend von der Struktur eines komplexen Naturstoffs, der an 14-3-3 PPIs binden kann, am erfolgreichsten. Dies zeigt einmal mehr die Bedeutung des „privilegierten“ chemischen Raums, der durch Naturstoffe in Hinsicht auf die Bindung an Proteine besetzt wird. In Falle der 14-3-3 Protein-Protein Wechselwirkungen ist dieser Ansatz besonders vielversprechend, da bereits eine Reihe von Naturstoffen (Fusicoccin A, Cotylenin A) bekannt sind, die die Bindung an Partner Proteine stabilisieren koennen.
Publications
- Impaired binding of 14-3-3 to C-RAF in Noonan syndrome suggests new approaches in diseases with increased Ras signaling. Mol Cell Biol. 2010, 19, 4698-711
Molzan M, Schumacher B, Ottmann C, Baljuls A, Polzien L, Weyand M, Thiel P, Rose R, Rose M, Kuhenne P, Kaiser M, Rapp UR, Kuhlmann J, Ottmann C
- Small-molecule stabilization of protein-protein interactions: an underestimated concept in drug discovery? Angew Chem Int Ed Engl. 2012, 51, 2012-8
Thiel P, Kaiser M, Ottmann C
(See online at https://doi.org/10.1002/anie.201107616) - Virtual screening and experimental validation reveal novel small-molecule inhibitors of 14-3-3 protein-protein interactions. Chem Commun (Camb). 2013, 76, 8468-70
Thiel P, Röglin L, Meissner N, Hennig S, Kohlbacher O, Ottmann C
(See online at https://doi.org/10.1039/c3cc44612c) - Blocked Inverted Indices for Exact Clustering of Large Chemical Spaces. J Chem Inf Model. 2014 Sep 2. [Epub ahead of print]
Thiel P, Sach-Peltason L, Ottmann C, Kohlbacher O
(See online at https://doi.org/10.1021/ci500150t)
