Gołojuch Sebastian
Centrum Nowych Technologii
Laboratorium Chemii Bioorganicznej
Synteza i badanie właściwości oligofosforanowych pronukleotydów inhibitorów translacji zależnej od kapu
Sebastian Gołojuch
Promotor: prof. dr hab. Jacek Jemielity
Eukariotyczny czynnik inicjujący proces translacji eIF4E zaangażowany w oddziaływanie z końcem 5’ mRNA może być ważnym celem terapeutycznym. Jego nadekspresja jest charakterystyczna dla wielu rodzajów nowotworów i wiąże się z zaburzeniem zależnej od kapu translacji, co prowadzi do promowania ekspresji białek powiązanych z kancerogenezą i proliferacją komórek nowotworowych [1]. Jedną z potencjalnych strategii terapeutycznych w nowotworach charakteryzujących się nadekspresją eIF4E może być inhibicja zależnej od kapu translacji przez zastosowanie inhibitorów blokujących interakcję białka eIF4E z mRNA [2]. Na przestrzeni lat otrzymano wiele inhibitorów białka eIF4E o potencjale terapeutycznym, spośród których te będące analogami kapu charakteryzują się wysokim powinowactwem i dużą selektywnością [3]. Nukleotydy są jednak związkami o bardzo niewielkiej przenikalności przez błonę komórkową. Stanowi to przeszkodę w wykorzystaniu potencjału terapeutycznego nukleotydowych analogów kapu. Jedną ze strategii pozwalających rozwiązać ten problem jest zastosowanie pronukleotydów – prekursorów nukleotydów o zwiększonej przenikalności przez błonę komórkową, ulegających transformacji do aktywnej formy w warunkach wewnątrzkomórkowych. Strategię taką udało się pomyślnie zastosować w kontekście monofosforanowych inhibitorów białka eIF4E [4]. Ich powinowactwo do białka eIF4E jest jednak nieporównywalnie mniejsze od di-, tri-, czy tetrafosforanów nukleozydów.
Celem niniejszego projektu była chemiczna synteza oligofosforanowych pronukleotydów inhibitorów białka eIF4E, posiadających zdolność do penetracji błony komórkowej oraz weryfikacja ich właściwości biofizycznych, biochemicznych i biologicznych. Otrzymano szereg pochodnych rybonukleotydów guaninowych, zawierających modyfikacje w obrębie zasady azotowej, rybozy oraz części oligofosforanowej. Ich zdolność do penetracji błony komórkowej, podatność na metaboliczną aktywację i degradację, cytotoksyczność, oraz wpływ na ekspresję wybranych białek zbadano na liniach komórkowych K562, A549 i MDA-MB-231. Otrzymane pronukleotydy okazały się skutecznie penetrować błonę komórkową, ulegać szybkiej aktywacji metabolicznej do nukleotydów o wysokim powinowactwie do białka eIF4E, a niektóre z zastosowanych modyfikacji zwiększyły również odporność na degradację enzymatyczną powstałych w wyniku aktywacji inhibitorów.
Badania są objęte procedurą patentową.
Literatura:
[1] Polunovski V.A., Bitterman P.B. The Cap-Dependent Translation Apparatus Integrates and Amplifies Cancer Pathways. RNA Biol. 2006, 3(1), 10-17.
[2] Kim H.J. Cell fate control by translation: MRNA translation initiation as a therapeutic target for cancer development and stem cell fate control. Biomolecules. 2019, 9(11), 665.
[3] Ziemniak M., Strenkowska M., Kowalska J., Jemielity J. Potential therapeutic applications of RNA cap analogs. Futur Sci. 2013, 5(10), 1141-1172.
[4] Okon A, Han J, Dawadi S, et al. Anchimerically Activated ProTides as Inhibitors of Cap-Dependent Translation and Inducers of Chemosensitization in Mantle Cell Lymphoma. J Med Chem. 2017, 60(19), 8131-8144.