Chemische Sonden zur Aufklärung der Chinoxalindion - α-Hämolysin Wechselwirkung und zur Target-Identifizierung von Salinilactonen
Creators: name: Jerye, Karoline
Publisher: name: Hannover : Institutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover
Year: 2024
Subjects: subject: affinity-based protein profiling
subject: activity-based protein profiling
subject: α-hemolysin
subject: salinilactones
subject: mode of action
subject: affinitätsbasiertes Protein Profiling
subject: aktivitätsbasiertes Protein Profiling
subject: α-Hämolysin
subject: Salinilactone
subject: Wirkmechanismen
subject: enthält Forschungsdaten
subject: contains research data
subject: Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften

description: Die Chemoproteomik hat sich als eine effektive Strategie für die Aufklärung von Wirkmechanismen von Medikamenten erwiesen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden zwei chemoproteomische Ansätze für zwei verschiedene Projekte verfolgt. Beim Ersten sollte die Bindestelle von Chinoxalindionen am Targetprotein α-Hämolysin identifiziert werden. Die dafür synthetisierte affinitätsbasierte Sonde 43, mit einer hohen inhibierenden Aktivität auf α-Hämolysin, wurde in Photomarkierungs-Experimenten eingesetzt. MS/MS-Untersuchungen identifizierten die Aminosäuren W286 und Y54 als Bindestellen. Erstere befindet sich in räumlicher Nähe der Region des Proteins, die für die Erkennung der Wirts-Zellmembran verantwortlich ist. Die Bindung von Chinoxalindionen in diesem Bereich könnte zur Inaktivierung von α-Hämolysin führen. Dieses Wirkprinzip ist eine Variante sogenannter Pathoblocker-Ansätze und stellt eine vielversprechende Methode dar, um Antibiotika-resistente Staphylococcus aureus Stämme unschädlich zu machen. Im zweiten Projekt wurde das aktivitätsbasierte Protein Profiling angewandt, um ein humanes Targetprotein für die marinen Naturstoffe Salinilactone zu identifizieren. Mit Hilfe eines synthetisierten Biotin-Salinilacton-Konjugats wurde die Familie der Proteindisulfid-Isomerasen (PDIs) als Target identifiziert. Die Inhibition dieser Enzyme gilt als eine potentielle Behandlungsstrategie von Krebserkrankungen. Durch die Synthese und Trennung von Diastereomeren (de &gt; 99%) wurden beide Salinilacton B Enantiomere zugänglich gemacht. Mit Hilfe eines Insulin-Reduktions-Assays wurde der inhibierende Effekt des Naturstoffs auf die Enzymaktivität von PDIA1 demonstriert. Wider Erwarten wurde ein stärkerer Effekt für das in der Natur weniger häufig auftretende (1S,5R)-Enantiomer 123 nachgewiesen. MS/MS-gestützte Untersuchungen identifizierten die Cysteine C53 und C397 der zwei katalytischen Zentren in PDIA1 als kovalente Bindestellen der Salinilactone. Die Synthese eines BODIPY-Salinilacton-Konjugats ermöglichte danach die Lokalisierung im endoplasmatischen Retikulum in A549-Zellen mittels Fluoreszenzmikroskopie. In dieser Arbeit wurden somit zwei Mechanismen interessanter synthetischer und natürlicher Moleküle erfolgreich aufgeklärt.
description: Chemoproteomics has proven to be an effective strategy for elucidating the mode of action of drugs.[1] In this thesis, two chemoproteomic approaches were pursued for two different projects. The first one aimed of identifying the binding site of quinoxalinediones at the target protein α-hemolysin. The affinity-based probe 43 synthesized for this purpose, with a high inhibiting activity on α-hemolysin, was used in photolabeling experiments. MS/MS-experiments identified the amino acids W286 and Y54 as binding sites. The former is in spatial proximity to the region of the protein, which is responsible for recognizing the host cell membrane. Binding of quinoxalinediones in this region could lead to the inactivation of α-hemolysin. Such a mode of action is a variant of so-called pathoblocker approaches and a promising method for rendering antibiotic-resistant Staphylococcus aureus strains harmless. In the second project, the activity-based protein profiling was applied to identify a human target protein of marine natural products named salinilactones. Using a synthesized biotin-salinilactone-conjugate, the family of protein disulfide-isomerases (PDIs) was identified as a target. Inhibiting these enzymes is considered a potential strategy for treating cancer. Synthesis and separation of diastereomers (de &gt; 99%) yielded both salinilactone B enantiomers. With the help of an insulin reduction assay the inhibiting effect of the natural product on the enzyme activity of PDIA1 was demonstrated. Surprisingly, a stronger effect was detected for the (1S,5R)-enantiomer 123, which is less abundant in nature. MS/MS-based studies identified cysteines C53 and C397 of the two catalytic sites of PDIA1 as covalent binding sites of salinilactones. Afterwards, the synthesis of a BODIPY-salinilactone-conjugate enabled the localization in the endoplasmic reticulum in A549 cells by fluorescence microscopy. In this thesis, two mechanisms of interesting synthetic and natural molecules were successfully elucidated.