The Mechanism of Action of the APD-CLD Natural Products

Publikation: Bog/antologi/afhandling/rapportPh.d.-afhandlingForskning

Naturstoffer fungerer som effektive redskaber for forskere, der ønsker at undersøge detaljer i biologiske systemer. Gennem milliarder af års evolutionær forfining har naturen udviklet naturstoffer til at være ultraspecifikke prober, der, hvis deres funktion er kendt, kan anvendes som et våben imod humane sygdomme. Poulsen-laboratoriet arbejder inden for dette spændingsfelt mellem organisk syntese og kemisk biologi. Vores projekter har til formål at kaste lys over stoffernes biologiske virkningsmekanisme, at udvikle forbedrede analoger og ultimativt at identificere de målproteiner, der under påvirkning af naturstofferne udøver den biologiske aktivitet, som vi interesserer os for.
Denne afhandling tager sit afsæt i en beskrivelse af en række teknikker, som har været anvendt til at identificere små molekylers målproteiner. I dette kapitel ønsker jeg at sætte læseren ind i disse teknikker, som spænder fra en klassisk affinitetsoprensning af målproteiner til mere moderne teknikker, der kan erstatte den ofte meget omfattende affinitetsoprensning. Derefter vil jeg beskrive hvordan cancer opstår, spreder sig og bliver resistent overfor behandling med fokus på tumorhypoxi. Jeg vil ligeledes gennemgå andre forskeres forsøg på at overkomme denne behandlingsresistens ved at målrette behandlingen imod hypoxiske cancerceller.
Inden jeg beskriver APD-CLD’erne, vil jeg kort opridse, hvilke biofysiske og medicinalkemiske fordele makrocykliske stoffer har i forhold til små molekyler.
Kapitel 2 dækker over det projekt, som har udgjort størstedelen af mit PhD-projekt. Her introduceres APD-CLD-stofklassen som karakteriseres ved at indeholde en 4-amido-2,4-pentadienoat-forbindelse (APD-forbindelse) indlejret i et cyklisk lipodepsipeptid (CLD). Denne stofklasse tiltrak opmærksomhed fra blandt andre Poulsen-laboratoriet efter det i 2007 blev vist at APD-CLD’en rakicidin A var selektivt giftig overfor hypoxiske cancerceller. Denne opdagelse var startskuddet til vores synteser af både rakicidin A og BE-43547A1 med et mål om at belyse deres virkningsmekanisme og målproteiner. I denne afhandling præsenteres resultaterne af et omfattende studie af denne stofklasses biologiske aktivitet. Specifikt viser jeg vores forsøg på at identificere APD-CLD’ernes målproteiner og udlede de molekylære hændelser, der leder op til den hypoxiselektive celledød. Indledningsvis identificerede vi reticulon-3, Nogo-B og cytochrome B5 type B som de tre dominerende kovalente bindingspartnere til APD-CLD-stofferne. Ydermere, viste vi at APD-CLD’erne inducerede stress i det endoplasmatiske reticulum og påfører hypoxiske celler øget oxidativt stress. Parallelt med disse hændelser foregår en hurtig nedbrydning af mitokondriel funktion og ultrastruktur. Vi viste, at denne effekt afhang kraftigt af en funktionsdygtig elektrontransportkæde og oxidativ fosforylering.
Endeligt viste vi i et pilotstudie, at BE-43547-stofferne er aktive in vivo, og at de kan reducere tumorbyrden og tumorvæksten i tumorbærende mus.
OriginalsprogEngelsk
Antal sider203
StatusUdgivet - 31 aug. 2018

    Forskningsområder

  • Hypoxi, naturstoffer, celledød, ferroptose, tumorbiologi

Se relationer på Aarhus Universitet Citationsformater

ID: 131970027