Feinschliff für die Proteinfabrik - Neuer Inhibitor manipuliert "Alternatives Spleißen"

Mar 23, 2011

Ribonukleinsäure, kurz RNA, ist unter anderem für die Proteinsynthese essenziell. Dabei übermitteln sogenannte mRNAs die in den Genen gespeicherten Informationen und damit die Baupläne für Proteine. Bei der Abschrift eines Gens entsteht eine Vorläufer-mRNA, aus der dann unterschiedliche Endprodukte entstehen können. Jede dieser prozessierten mRNAs liefert die Vorlage für ein anderes Protein. Die Prozessierung des Vorläufermoleküls läuft über das sogenannte "Alternative Spleißen" (englisch "alternative splicing"), das vom Zusammenspiel mehrerer Proteine abhängt. Von entscheidender Bedeutung sind dabei CLK-Kinasen, die andere Moleküle aktivieren. Ein Forscherteam um den LMU-Pharmazeuten Professor Franz Bracher konnte nun in Zusammenarbeit mit Professor Stefan Knapp von der Universität Oxford mit KH-CB19 einen hochpotenten und extrem selektiven Inhibitor dieser Kinasen entwickeln. Zellversuche an der Charité Berlin zeigten, dass schon geringste Dosen des Moleküls eine Wirkung zeigen. "Der neue Inhibitor ist damit ein exzellentes chemisches Werkzeug, um die Bedeutung des Alternativen Spleißens weiter zu erforschen", betont Bracher. "Er könnte auch die Entwicklung neuer Arzneistoffe vorantreiben, die zur Behandlung von Grippeinfektionen eingesetzt werden können." (Chemistry & Biology, 27. Januar 2011).

Ein Gen kodiert für ein Protein: Dieses biologische Dogma gilt schon lange nicht mehr. Das Alternative Spleißen etwa erlaubt der Zelle, auf Grundlage eines einzelnen Gens mehrere Proteine mit ganz unterschiedlichen – manchmal sogar gegensätzlichen – Funktionen zu produzieren. Beim Menschen werden etwa 90 Prozent der Gene auf diese Weise mehrfach genutzt. Ein Beispiel der dabei entstehenden Proteine sind Moleküle, die das Gefäßwachstum je nach Variante aktivieren oder inhibieren. Diese hohe Variabilität spielt auch bei der Kontrolle der Blutgerinnung und des Blutzuckerspiegels eine große Rolle. Störungen des Alternativen Spleißens können damit zu Krebs und anderen Erkrankungen führen.

Die Regulation des Prozesses erfolgt in einem fein abgestimmten Zusammenspiel einer Vielzahl von Proteinen und Hilfsfaktoren. Die sogenannten Serin/Arginin-reichen (SR) Proteine etwa steuern die Auswahl der zu verarbeitenden RNA. CLK- und andere Kinasen modifizieren die Serin-Reste dieser Proteine, wodurch die Aktivität wie auch die zelluläre Lokalisation der SR-Proteine reguliert werden. Brachers Arbeitsgruppe konnte mit KH CB19 nun einen hochspezifischen und potenten Inhibitor bestimmter Varianten der CLK-Kinasen entwickeln.

Untersuchungen in Kooperation mit Knapps Team in Oxford zeigten dann, dass die außergewöhnliche Selektivität des Moleküls auf seiner einzigartigen chemischen Struktur beruht. In zellulären Experimenten in der Arbeitsgruppe von Professor Ursula Rauch am Zentrum für Herz- und Kreislaufmedizin der Charité in Berlin gelang der Nachweis, dass KH CB19 unter entzündlichen Bedingungen zu einer veränderten Produktion zweier molekularer Faktoren führt, die beim Menschen die Blutgerinnung beeinflussen.

„Diese Ergebnisse lassen vermuten, dass wir ein exzellentes chemisches Werkzeug zur weiteren Erforschung des Alternativen Spleißens gefunden haben“, so Bracher. „Dank seiner außergewöhnlichen Selektivität und Potenz ist das Molekül aber auch therapeutisch sehr interessant: Tatsächlich legen aktuelle Ergebnisse aus der Infektionsbiologie nahe, dass CLK-Inhibitoren wie KH-CB19 etwa bei der Behandlung von Grippeinfektionen neue therapeutische Optionen eröffnen könnten. Erste Studien dazu sind bereits im Gange. Insgesamt könnte sich der neue Inhibitor als Leitstruktur bei der Entwicklung neuer Arzneistoffe etablieren.“ (göd)

Publikation:
„Specific CLK Inhibitors from a Novel Chemotype for Regulation of Alternative Splicing“;
Oleg Fedorov, Kilian Huber, Andreas Eisenreich, Panagis Filippakopoulos, Oliver King, Alex N. Bullock, Damian Szklarczyk, Lars J. Jensen, Doriano Fabbro, Jörg Trappe, Ursula Rauch, Franz Bracher, Stefan Knapp;
Chemistry & Biology 2011, 18, S. 67-76;
DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.chembiol.2010.11.009
PubMed ID: 21276940