Podrobno

Iskanje zaviralcev kaspaze-6 z biokemijskim rešetanjem knjižnice elektrofilnih fragmentov in vitro
ID Šimc, Ema (Avtor), ID Knez, Damijan (Mentor) Več o mentorju... Povezava se odpre v novem oknu

.pdfPDF - Predstavitvena datoteka, prenos (7,60 MB)
MD5: 4A5AA88D79145CAEE2062D5A90605C52

Izvleček
Kaspaza-6 je apoptotična kaspaza, vključena v aktivacijo programiranih poti celične smrti in deluje kot pomemben regulator prirojene imunosti. Njena aktivnost je tesno povezana s patološkimi spremembami pri nevrodegenerativnih boleznih, zlasti pri Alzheimerjevi bolezni. V okviru magistrske naloge smo razvili in vitro biokemijski test na mikrotitrskih ploščah, s katerim smo odkrili nove zaviralce cisteinske proteaze, kaspaze-6, z uporabo pristopa načrtovanja zdravilnih učinkovin na osnovi fragmentov. V prvem koraku smo določili optimalne pogoje za delovanje kaspaze-6, in sicer koncentracijo fluorogenega substrata na osnovi Michaelis-Mentenove kinetike ter vpliv topila – dimetil sulfoksida na encimsko aktivnost. Kot referenčno spojino smo uporabili znan peptidni zaviralec, N-acetil-Val-Glu-Ile-Asp-CHO, s katerim smo potrdili zanesljivost testa. V nadaljevanju smo izvedli rešetanje knjižnice fragmentov, kjer smo preverjali njihovo sposobnost zaviranja encimske aktivnost kaspaze-6, kar smo izrazili z rezidualno aktivnostjo. Spojinam z najnižjimi vrednostmi rezidualne aktivnosti smo nadalje določili koncentracijo, pri kateri zavrejo polovico encimske aktivnosti, vrednost IC50. Poleg tega smo pri najmočnejših zaviralcih spremljali potek hidrolize substrata skozi čas ter ocenili kinetične parametre, ki celovito opisujejo njihovo zaviralno delovanje. Rezultati so pokazali, da fragmenti z elektrofilnimi bojnimi glavami, kot so γ-butirolakton, karbamoil fluorid, aldehid in sulfonil fluorid, močno zavirajo kaspazo-6. Med njimi so derivati z nanomolarnimi vrednostnimi IC50, ki še niso bili opisani kot zaviralci tega encima. Na osnovi literature je znano, da je možno kaspaze zavirati na različne načine, bodisi preko nekovalente ali kovalentne vezave v katalitsko mesto ali pa preko alosteričnih vezavnih mest. Za opredelitev točnega mehanizma oziroma mesta vezave kovalentnih fragmentov bi tako morali izvesti dodatne študije, ki bi obsegale masno spektrometrijo ali rentgensko kristalografijo. Povzamemo lahko, da smo razvili robusten in vitro test, ki je omogočil odkritje več kovalentnih fragmentov z močnim zaviranjem kaspaze-6. Te spojine predstavljajo obetavne kandidate za nadaljnjo optimizacijo in razvoj zaviralcev kaspaze-6, ki bi bili uporabni v terapiji nevrodegenerativnih bolezni, pri katerih ima ta proteaza osrednjo vlogo.

Jezik:Slovenski jezik
Ključne besede:kaspaza-6, načrtovanje učinkovin na osnovi fragmentov, elektrofilne bojne glave
Vrsta gradiva:Magistrsko delo/naloga
Tipologija:2.09 - Magistrsko delo
Organizacija:FFA - Fakulteta za farmacijo
Leto izida:2025
PID:20.500.12556/RUL-175803 Povezava se odpre v novem oknu
COBISS.SI-ID:256827651 Povezava se odpre v novem oknu
Datum objave v RUL:08.11.2025
Število ogledov:142
Število prenosov:60
Metapodatki:XML DC-XML DC-RDF
:
Kopiraj citat
Objavi na:Bookmark and Share

Sekundarni jezik

Jezik:Angleški jezik
Naslov:Searching for caspase-6 inhibitors by in vitro biochemical screening of electrophilic covalent fragment library
Izvleček:
Caspase-6 is an apoptotic caspase involved in the activation of programmed cell death pathways and functions as an important regulator of innate immunity. Its activity is closely associated with pathological changes in neurodegenerative diseases, particularly in Alzheimer’s disease. Within the master’s thesis, we developed an in vitro biochemical assay on microtiter plates, and identified novel inhibitors of the cysteine protease caspase-6, using a fragment-based drug design approach. In the first step, we determined the optimal conditions for caspase-6 activity, namely the concentration of the fluorogenic substrate based on Michaelis-Menten kinetics, as well as the effect of the solvent – dimethyl sulfoxide – on enzyme activity. As a reference compound, we used peptide inhibitor, N-acetyl-Val-Glu-Ile-Asp-CHO, and confirmed the reliability of the assay. Subsequently, we carried out screening of the fragment library to examine their ability to inhibit the enzymatic activity of caspase-6, which was expressed as residual activity. For compounds with the lowest values of residual activity, we further determined the concentration at which they inhibit half of the enzymatic activity, the IC50 value. In addition, for the most potent inhibitors, we monitored the course of substrate hydrolysis over time and assessed kinetic parameters that comprehensively describe their inhibitory potency. The results showed that fragments with electrophilic warheads, such as γ-butyrolactone, carbamoyl fluoride, aldehyde, and sulfonyl fluoride, strongly inhibit caspase-6. Among them are derivatives with nanomolar IC50 values, which have not yet been described as inhibitors of this enzyme. Based on the literature, caspases can be inhibited in various ways, either through non-covalent or covalent binding to the catalytic site, or via allosteric binding sites. To interpret the exact mechanism or the binding site of covalent fragments, mass spectrometry or X-ray crystallography would have to be performed. In summary, we developed a robust in vitro assay that enabled the discovery of several covalent fragments with strong inhibition of caspase-6. These compounds represent promising candidates for further optimization and development of caspase-6 inhibitors that could be useful in the therapy of neurodegenerative diseases in which this protease plays a central role.

Ključne besede:caspase-6, fragment-based drug design, electrophilic warheads

Podobna dela

Podobna dela v RUL:
Podobna dela v drugih slovenskih zbirkah:

Nazaj