Entwicklung neuer Inhibitoren für das Ras-Protein und dessen onkogene Mutanten auf Basis von Cyclenderivaten

Das Ras-Protein spielt eine wichtige Rolle in der zellularen Signaltransduktion. Dort nimmt es die Funktion eines molekularen Schalters ein, der in zwei Konformationen (an und aus) an der Plasmamembran gebunden vorliegt. Zn2+- und Cu2+-Cyclen binden an das Ras-Protein mit einer Affinitat im millimolaren Bereich. Mit Hilfe von fluoreszenzspektroskopischen und NMR-spektroskopischen Untersuchungen an Ras(wt) und dessen Mutanten T35A und G12V konnte festgestellt werden, dass das Zn2+-Cyclen besser an das Ras-Protein bindet als das Cu2+-Cyclen. Auserdem konnten drei Bindungsstellen am Protein verifiziert werden, an denen die Cyclene mit unterschiedlicher Affinitat binden. Eine dieser Bindungsstellen befindet sich im Bereich des aktiven Zentrums des Proteins nahe dem g-Phosphat des Nukleotids. An diese Stelle binden die Cyclene jedoch nur dann, wenn sich das Ras-Protein im konformationellen Zustand 1 befindet. Das Zn2+-Cyclen ist daruber hinaus in der Lage, diesen Zustand zu stabilisieren, in dem das Ras-Protein eine wesentlich geringere Affinitat zu Effektor-Proteinen zeigt. Um die Bindungsaffinitat zu steigern, wurden Molekul-Dynamik-Rechnungen durchgefuhrt, in die alle Ergebnisse der zwei-dimensionalen NMR-Untersuchungen am Ras-Protein und die Ergebnisse der Relaxationszeitmessungen am paramagnetischen Cu2+-Cyclen eingingen. Daraus konnte eine Struktur des Ras(T35A)·GppNHp-Cu2+-Cyclen-Komplexes erhalten werden, in der das Cyclen im Bereich des aktiven Zentrums des Ras-Proteins im Zustand 1 bindet. Basierend auf dieser Komplexstruktur wurde der Cyclengrundkorper mit unterschiedlichen Derivaten monosubstituiert, um eine kleine Bibliothek mit dem Ziel der Steigerung der Bindungsaffinitat zu synthetisieren. Aus den abschliesenden Untersuchungen der Bindung der synthetisierten Zn2+-Cyclenderivate gingen zwei Verbindungen hervor, die mit hoherer Affinitat an das Ras-Protein binden, als das Zn2+-Cyclen. Mit den Ergebnissen dieser Arbeit kann gezeigt werden, dass Zn2+-Cyclen eine vielversprechende Leitstruktur fur eine pharmakologische Inhibierung der vom Ras-Protein abhangigen Signaltransduktion darstellt.