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02.08.11 Hemmstoffe gegen Thymidylat-Synthase helfen bei Ovarialkarzinom

Neue Peptide zur Überwindung von Medikamentenresistenz bei Ovarialkarzinomen

Forscher haben Peptide entwickelt, die gegen die Protein-Protein-Kontaktfläche eines Schlüsselenzyms der DNS-Synthese gerichtet sind

Das Enzym Thymidylat-Synthase ist wichtig für Krebswachstum. Durch einen neuartigen Mechanismus hemmen die Peptide das Wachstum der medikamentenresistenten Ovarialkarzinomzellen. Das interdisziplinäre Projekt wurde von Forschern der Universität Modena und Reggio Emilia (UNIMORE), der Universität Siena (UNISI) und des Heidelberger Instituts für Theoretische Studien (HITS) geleitet.

Abb. 1: Kristallstruktur der humanen Thymidylat-Synthase mit einem an die Dimer-Kontaktfläche gebundenen hemmenden Peptid. Die Sekundärstruktur des Proteins ist schematisch in Regenbogenfarben dargestellt. Die blauen Linien zeigen die Elektronendichte des gebundenen Peptids, die Atome sind je nach Atomtyp in unterschiedlichen Farben markiert.
Quelle: Cardinale et al., PNAS (2011) 27 July 2011

Weltweit werden jedes Jahr bei mehr als 200.000 Frauen Ovarialkarzinome diagnostiziert. Die Industrieländer sind stärker betroffen: Ovarialkarzinome sind dort sogar die fünfthäufigste durch Krebs hervorgerufene Todesursache bei Frauen. Die Sterblichkeitsrate bei Ovarialkarzinomen ist hoch, da sie häufig erst spät diagnostiziert und schnell gegen Medikamente resistent werden. Einige klinisch bedeutsame und häufig in der Chemotherapie eingesetzte Krebsmedikamente hemmen die Thymidylat-Synthase, ein Schlüsselenzym der DNS-Synthese. Der Einsatz dieser Mittel führt jedoch häufig zu einer Medikamentenresistenz, so dass neue Verbindungen mit anderen Wirkmechanismen benötigt werden.

Forscher aus Italien und Deutschland haben Octapeptide entwickelt, die spezifisch an die Protein-Protein-Kontaktfläche der Thymidylat-Synthase binden. Die Thymidylat-Synthase besteht aus zwei identischen Polypeptidketten, das heißt, sie ist ein sogenanntes Homodimer. Die Peptide stabilisieren die inaktive Form des Enzyms, was einen neuartigen Mechanismus zur Hemmung homodimerer Enzyme darstellt. Mit diesen Peptiden gelingt es, das Zellwachstum sowohl medikamentenempfindlicher als auch medikamentenresistenter Krebszelllinien zu hemmen.

Die Leitung der interdisziplinären Kooperation zwischen Wissenschaftlern in Italien und Deutschland lag bei Maria Paola Costi und Glauco Ponterini (Universität Modena und Reggio Emilia), Stefano Mangani (Universität Siena) sowie bei Rebecca Wade (Heidelberger Institut für Theoretische Studien HITS). Die Kooperation war Teil des LIGHTS-Projekts („LIGands to interfere with human TS“), das vom 6. EU-Rahmenprogramm für Forschung, Technologische Entwicklung und Demonstration (FP6) gefördert wurde.

Dabei entdeckten die Forscher einige Peptide, die die Thymidylat-Synthase hemmen, indem sie die Protein-Protein-Interaktionen modulieren. „Die Peptidsequenzen entsprechen Teilen der Protein-Protein-Kontaktfläche des Enzyms und hemmen die Enzymaktivität, indem sie an eine bisher unbekannte allosterische Bindungsstelle binden und nicht wie die klassischen Thymidylat-Synthase-Inhibitoren an das aktive Zentrum“, erklärt Maria Paola Costi. Mit einer Kombination aus experimentellen und computergestützten Ansätzen konnten die Forscher zeigen, dass der Hemmmechanismus die inaktive Form des Enzyms stabilisiert, anders als bisher bekannte Inhibitoren, die Protein-Protein-Kontaktflächen blockieren.

Mit den neuen Peptiden ist es möglich, die Aktivität der intrazellulären Thymidylat-Synthase und das Karzinomzellwachstum zu hemmen, ohne dabei die Konzentration des Enzyms zu erhöhen. Dadurch unterscheiden sie sich von den bereits vorhandenen Medikamenten, die bei der Behandlung von Ovarialkarzinomen zum Einsatz kommen. „Diese Beobachtung deutet auf den potenziellen Wert dieser Peptide bei der Überwindung der Medikamentenresistenz hin“, so Rebecca Wade. „Allerdings sind die zellulären Effekte noch nicht vollständig erforscht.“ In weiteren Schritten müssen die gefundenen Verbindungen optimiert und ihr zellulärer Aktionsmechanismus im Detail analysiert werden. Die Ergebnisse dieser Arbeit eröffnen neue Perspektiven für die Entwicklung von Medikamenten gegen Krankheiten wie Ovarialkarzinome.

Quelle:

Protein-protein interface-binding peptides inhibit the cancer therapy target human thymidylate synthase
Cardinale, et. al., PNAS 2011. DOI: 10.1073/pnas.1104829108

Bitte zitieren Sie die Seite wie folgt:

Hemmstoffe gegen Thymidylat-Synthase helfen bei Ovarialkarzinom
(URL: http://www.organische-chemie.ch/chemie/2011/aug/ovarialkarzinom.shtm)

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