Strukturbasiertes Design, Synthese und pharmakologische Evaluation von Proteasom- und FLT3-Inhibitoren in Leukämiemodellen

Stubba, Daniel (2020)
Strukturbasiertes Design, Synthese und pharmakologische Evaluation von Proteasom- und FLT3-Inhibitoren in Leukämiemodellen.
Technische Universität Darmstadt
doi: 10.25534/tuprints-00011715
Dissertation, Erstveröffentlichung

URL / URN: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/11715

Kurzbeschreibung (Abstract)

Das Ubiquitin-Proteasom-System ist verantwortlich für die kontrollierte nicht-lysosomale Proteolyse in eukaryotischen Zellen und spielt somit eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung der zellulären Homöostase. Tumorzellen sind deutlich anfälliger für eine reduzierte Proteasomaktivität, wodurch es zur Apoptose kommen kann. Die Strategie, das Proteasom gezielt zu inhibieren, führte bis dato zu drei zugelassenen Inhibitoren für das 20S-Proteasom, zur Behandlung von Tumoren des blutbildenden Systems. Der Einsatz der Wirkstoffe wird jedoch durch Dosis-limitierende Nebenwirkungen, wie der peripheren Neuropathie, sowie der Beschränkung auf nicht-solide Tumore begrenzt. Dies beruht vor allem auf dem vorliegenden (pseudo)-irreversiblen Bindeverhalten sowie mangelnder Selektivität. Diese Probleme können durch die Verwendung alternativer elektrophiler Kopfgruppen, wie der alpha-Ketoamid-Gruppe, umgangen werden, was zur Entwicklung der Leitstrukturen BSc2189 und BSc4999 führte. Diese Verbindungen binden nachweislich kovalent-reversibel und erlauben zudem eine Adressierung der gestrichenen Seite des Substratbindekanals der beta5-Untereinheit. Ausgehend von den genannten Leitstrukturen lieferte ein iteratives Verfahren aus molekularer Modellierung, Synthese und pharmakologischer Evaluation das alpha-Ketoamid BSc5376 mit einer deutlich gesteigerten inhibitorischen Aktivität. Weiterführende Analysen lieferten Hinweise auf ein kovalent-reversibles Bindeverhalten sowie Zellgängigkeit und Selektivität. Im Gegensatz zu Bortezomib konnten im Zebrafisch-Embryonen-Fluchtreflex-Assay keine neurotoxischen Effekte beobachtet werden. Die Lokalisierung der Inhibitoren in Tumorzellen sowie die Aufnahme in Zebrafisch-Embryonen konnte durch die Entwicklung fluoreszenter BODIPY-Konjugate gezeigt werden. In einem weiteren Projekt wurde die Entwicklung von Immunoproteasom-spezifischen Inhibitoren mit einem dual-kovalenten Bindungsmodus verfolgt. Ein letzter Schwerpunkt der Arbeit bestand in der Synthese sowie der pharmakologischen Evaluierung von Bisaminopyrimidin-Derivaten als Inhibitoren der FLT3-Kinase zur Therapie der akuten myeloischen Leukämie.

Typ des Eintrags:

Dissertation

Erschienen:

2020

Autor(en):

Stubba, Daniel

Art des Eintrags:

Erstveröffentlichung

Titel:

Strukturbasiertes Design, Synthese und pharmakologische Evaluation von Proteasom- und FLT3-Inhibitoren in Leukämiemodellen

Sprache:

Deutsch

Referenten:

Schmidt, Prof. Dr. Boris ; Hausch, Prof. Dr. Felix

Publikationsjahr:

2020

Ort:

Darmstadt

Datum der mündlichen Prüfung:

27 April 2020

DOI:

10.25534/tuprints-00011715

URL / URN:

https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/11715

Kurzbeschreibung (Abstract):

Alternatives oder übersetztes Abstract:

Alternatives Abstract

Sprache

The ubiquitin-proteasome system is the main non-lysosomal pathway for protein degradation in eukaryotic cells, thus playing a crucial role in the cellular protein turnover. Tumor cells are more susceptible to a reduced proteasomal activity that can lead to apoptosis. The inhibition of the 20S proteasome is an established strategy for the treatment of hematological tumors with three approved drugs so far. Nevertheless, their use is limited due to dose-limiting side-effects like the peripheral neuropathy as well as the limitation to non-solid tumors. These effects are mostly caused by the (pseudo)-irreversible binding mode and a lack of selectivity. These problems can be tackled using alternative electrophilic warheads such as the alpha-ketoamide-motif that lead to the development of the lead structures BSc2189 and BSc4999. Those compounds bind covalent-reversible and bear the unique advantage of addressing the primed-site of the substrate binding channel of proteasomes’ beta-5 subunit. An iterative process consisting of molecular modelling, synthesis and pharmacological evaluation lead to the development of the alpha-ketoamide BSc5376 with increased inhibitory activity. Further analysis gave hints for the covalent-reversible binding mode as well as cell permeability and selectivity. In contrast to Bortezomib, BSc5376 is not showing any neurotoxic effect in the zebrafish embryo-based escape response assay. The localization of the inhibitors in tumor cells and the uptake in zebrafish embryos could be shown using BODIPY-conjugated fluorescent inhibitors. A following project is about the development of specific inhibitors for the immuno proteasome that have a dual-covalent binding mode. The last part of the work describes the synthesis and the pharmacological evaluation of bisaminopyrimidine-derivatives as inhibitors for the FLT3 kinase for the treatment of acute myeloid leukemia.

Englisch

URN:

urn:nbn:de:tuda-tuprints-117159

Sachgruppe der Dewey Dezimalklassifikatin (DDC):

500 Naturwissenschaften und Mathematik > 540 Chemie

Fachbereich(e)/-gebiet(e):

07 Fachbereich Chemie
07 Fachbereich Chemie > Clemens-Schöpf-Institut > Fachgebiet Organische Chemie

Hinterlegungsdatum:

08 Mai 2020 07:34

Letzte Änderung:

12 Mai 2020 05:48

PPN: