Dokument: Inhibiting protein-protein interactions in Hsp90 dimerization as a novel approach for targeting cancer

Titel:	Inhibiting protein-protein interactions in Hsp90 dimerization as a novel approach for targeting cancer
Weiterer Titel:	Inhibiting protein-protein interactions in Hsp90 dimerization as a novel approach for targeting cancer
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=34897
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20150910-104631-0
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Englisch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Apotheker Ciglia, Emanuele [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 36,93 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 16.08.2015 / geändert 16.08.2015
Beitragende:	Prof. Dr. Gohlke, Holger [Gutachter] Prof. Dr. Georg Groth [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit
Beschreibungen:	Auf der Suche nach neuen Wirkstoffen sind Protein-Protein-Interaktionen (PPIs) Targets von größtem Interesse. Dies ist darauf zurückzuführen, dass sie nahezu in allen biologischen Prozessen involviert sind und hier einen großen Einfluss auf zelluläre Signaltransduktion und Regulation sowie in physiologischen und pathophysiologischen Mechanismen haben. Dies macht die Modulierung von PPIs zu einem interessanten Ansatz in der Therapie verschiedener Krankheitsbilder. Aufgrund des unterschiedlichen Charakters von PPIs zu klassischen Zielmolekülen und des unvollständigen Verständnisses der Mechanismen, die Interaktionen zwischen Proteinen regulieren, ist die Entdeckung neuer niedermolekulare Modulatoren von Protein-Protein-Interaktionen (protein-protein-interaction-modulators, PPIMs) eine große Herausforderung. Nichts desto trotz sind heutzutage, nach jahrelanger intensiver Forschung, PPIMs entwickelt worden, von denen sich einige in den letzten klinischen Phasen befinden und andere sogar schon auf dem Markt sind. In den letzten Jahrzenten kristallisierte sich das heat shock protein 90 kDA (Hsp90) als attraktives Target in der Krebstherapie heraus, was darauf zurückzuführen ist, dass es sowohl in unzähligen regulatorischen Prozessen, als auch in der Tumor-Entstehung und der Progression involviert ist. Bis zum heutigen Tage wurden mehrere Hsp90-Inhibitoren entwickelt, die dieses Chaperon als ein geeignetes Target in der Krebstherapie bestätigen konnten. Einige dieser Inhibitoren befinden sich schon in den späten Phasen der klinischen Studien. Die Mehrheit dieser Moleküle bindet in der N-terminalen Bindestelle und konkurriert dabei mit ATP. Bis jetzt wurden nur wenige Hsp90 Inhibitoren beschrieben, die an den C-Terminus (C-terminal domain, CTD) binden, und unter ihnen befindet sich keiner, der an der CTD Dimerisierungs-Interaktionsfläche angreift. Das Ziel dieser Arbeit ist es, humanes Hsp90 (hHsp90) mit dem Bestreben einer rationalen Identifizierung neuer Modulatoren zu untersuchen, die die CTD-Dimerisierung blockieren, und somit, als neuartiger Ansatz in der Krebstherapie, das Chaperon in seiner natürlichen Funktion zu inhibieren. Zunächst werden die strukturellen und funktionellen Charakteristiken von PPIs mit einem besonderen Fokus bezüglich ihres Potentials als pharmakologische Zielmoleküle (druggability) beschrieben. Im nächsten Schritt werden die hot spot Aminosäuren des CTD, die für die Stabilität des hHsp90 essentiell sind, durch computergestützte Berechnungsmethoden vorhergesagt und experimentell bestätigt. Diese Ergebnisse stellen den Ausgangspunkt der nachfolgenden Studien dar, die sich auf die Entwicklung von peptidischen und nicht peptidischen Molekülen fokussieren, die mit der CTD Dimerisierung von hHsp90 interferieren. In einer ersten Untersuchung werden die Hot-Spot Information für die Entwicklung und die experimentelle Testung von peptidischen hHsp90 CTD Inhibitoren verwendet. Zum Schluss werden Trispyrimidonamide zum einen als potentielle, neue α-helix Mimetika und zum anderen auf ihre Fähigkeit, die zuvor identifizierten hHsp90 hot spots nachzustellen, untersucht. Protein-protein interactions (PPIs) are targets of outstanding interest in drug discovery, because of their ubiquitous involvement in virtually all biological processes, where they influence cellular signaling and regulation, both in physiological and pathophysiological mechanisms. Thus, modulating PPIs has become an appealing approach to target a number of diseases. The discovery of small molecule protein-protein interaction modulators (PPIMs) remains a big challenge, due to the dissimilarity of PPIs to classical drug targets, and to a still incomplete understanding of the mechanisms regulating the interactions between proteins. However, the intense research dedicated to PPIs in the last years led to the development of several PPIMs, some of which are being studied in advanced clinical trials, or are already marketed drugs. Since the last decades, the heat shock protein of 90 kDa (Hsp90) emerged as a highly attractive target for cancer therapy, due to its involvement in a myriad of regulatory processes, and in the development and progression of several types of tumor. Several Hsp90 inhibitors have been developed that validated the chaperone as a druggable cancer target, and some of these are currently in advanced phases of clinical trials. However, most of the discovered inhibitors abolish Hsp90 activity by competing with ATP for binding in the N-terminal domain (NTD) binding site. Just a few inhibitors have been discovered that bind in the Hsp90’s C-terminal domain (CTD), and none of those reported to date target the CTD dimerization interface. The goal of this thesis is to investigate the human Hsp90 (hHsp90), with the ultimate objective of rationally identifying novel modulators that inhibit this chaperone by targeting the CTD dimerization, as an unprecedented approach to target hHsp90 for cancer therapy. First, the salient structural and functional characteristics of PPIs are described, with a particular focus on their potential as drug targets, i.e. their druggability. Second, hot spot amino acids in the CTD interface that determine the stability of hHsp90 are predicted by computational means and experimentally validated. These findings are the essential starting point for what follows in the study, focused on the development of peptidic and non-peptidic molecules interfering with hHsp90 CTD dimerization. Accordingly, the hot spots information guides the design and experimental testing of peptidic inhibitors targeting the hHsp90 CTD. Finally, trispyrimidonamides are investigated as potential novel α-helix mimetics, and for their ability of mimicking the previously identified hHsp90 hot spots.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät
Dokument erstellt am:	10.09.2015
Dateien geändert am:	10.09.2015
Promotionsantrag am:	04.05.2015
Datum der Promotion:	27.05.2015