Development of allosteric inhibitors of AGC kinases and co-crystallography with the target kinases

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Die Hauptziele des vorliegenden Antrages sind die Entwicklung von allosterisch agierenden Verbindungen gegen Proteinkinasen sowie die strukturelle Charakterisierung ihres Wirkmechanismus. Proteinkinasen spielen zentrale Rollen bei der Signalübertragung. Eine Fehlregulierung von Proteinkinasen ist an der Entstehung zahlreicher Krankheiten beteiligt, wie z.B. an Krebs, Diabetes und neurodegenerativen Erkrankungen. In den letzten vier Jahren haben wir ein regulatorisches Zentrum (von uns PIF-Tasche genannt) bei einer großen Familie von Proteinkinasen entdeckt (AGC-Proteinkinasen) und haben diese Tasche biochemisch und strukturell charakterisiert. Kürzlich haben wir eine Reihe von kleinen chemischen Verbindungen entwickelt, welche gegen die PIF-Tasche verschiedener AGC-Proteinkinasen gerichtet sind, einschließlich der Phosphoinositid-abhängigen Kinase-1 (PDK1) und der Proteinkinase B (PKB, auch AKT genannt). Als Teilprojekt des vorliegenden Antrags werden wir weitere neuartige Verbindungen synthetisieren und die aktiven Verbindungen bis zur Homogenität reinigen. Das Ziel des ersten Jahres ist es, die Proteinkinase PDK1 zu exprimieren, zu reinigen und für Co-Kristallisationsansätze von PDK1 mit den entwickelten PIF-Taschen-bindenden Molekülen zu verwenden. Im zweiten Jahr werden wir die Co-Kristallisationsstudien auch mit PKB versuchen. Diese Forschungsarbeiten sollen die strukturellen Mechanismen beleuchten, über welche die PIF-Taschen-interagierenden Verbindungen den Übergang von AGC-Kinasen von der aktiven in die inaktive Konformation regulieren. Somit werden die Studien auf molekularer Ebene die ersten kleinen chemischen Verbindungen beschreiben, die gezielt entwickelt wurden um Proteinkinase-Konformationen zu modulieren, wie sie normalerweise durch eine Phosphorylierung reguliert werden. Darüber hinaus können Wirkstoffe, die basierend auf unseren Verbindungen entwickelt werden, einmal Bedeutung für die zukünftige Therapie von menschlichen Krankheiten erlangen.