Biochemische und strukturbiologische Evaluierung von MKK7-Ligand Wechselwirkungen

Abstract

Mitogen-aktivierte Proteinkinase-Signalwege sind in eukaryotischen Zellen von besonderer Bedeutung, da sie einen zentralen Bestandteil der Weiterleitung von extrazellulären Signalen zum Zellkern darstellen. Beim Menschen sind insgesamt vier MAPK-Signalwege bekannt. In dieser Arbeit wurde im Speziellen der JNK-Signalweg genauer untersucht, der vor allem in Folge von physischen Stimuli wie Hitze, Strahlung und osmotischen Schock sowie Cytokine aktiviert wird. Ebenso ist der JNK-Signalweg in die Entwicklung von Organen während der Embryogenese und in der Entwicklung des Gehirns und des Nervensystems beteiligt. Dies macht den Signalweg zu einem relevanten Ziel für die Wirkstoffforschung. Es konnte bereits gezeigt werden, dass eine direkte Einwirkung auf JNK, zum Beispiel durch selektive JNK-Inhibitoren, viele Nebenwirkungen auslösen kann. Aus diesem Grund sollte in dieser Arbeit die Regulierung eine der beiden Aktivatoren von JNK, die Mitogen aktivierte Protein Kinase Kinase 7 (MKK7), genauer analysiert werden. Hierfür sollte nach Liganden gesucht werden, welche die Aktivität der Kinase innerhalb eines Organismus spezifisch modulieren können, mit dem Ziel, mit Hilfe dieser Substanz Veränderungen in der Funktionsweise des Signalweges, zum Beispiel in den Phosphorylierungsmustern der JNK Substrate, oder in der Morphologie der Zelle, zu detektieren. Dazu wurde zunächst eine Auswahl von verschiedenen biochemischen Assays hinsichtlich ihrer Eignung auf die Charakterisierung von MKK7-Liganden untersucht und mit einem, auf diese Weise identifizierten, geeignetem System eine Bibliothek niedermolekularer Substanzen durchmustert. Die gefundenen Hits wurden sowohl biochemisch als auch mit Hilfe von massenspektrometrischen Messungen validiert. Der potenteste Inhibitor (Verbindung 22) wurde anschließend in Mäusen auf seine pharmakokinetischen Eigenschaften hin untersucht, und in einem Ansatz mit DRG-Zellen auf seine spezifische Wirksamkeit hin untersucht und zeigte auch hier eine hohe Aktivität wie auch Selektivität. Zusätzlich wurde Verbindung 22 wie auch eine Reihe weiterer Inhibitoren im Komplex mit MKK7 kokristallisiert, wodurch der Bindungsmodus dieser Inhibitoren aufgeklärt werden konnte.