Entwicklung von Inhibitoren für humane Myeloperoxidase
Abstract
Das humane Enzym Myeloperoxidase der neutrophilen Granulozyten spielt bei der Abwehr von Pathogenen eine entscheidende Rolle. Mit Hilfe von Wasserstoffperoxid vermag es Chlorid in das starke Oxidationsmittel Hypochlorit zu oxidieren, welches wahrscheinlich für den oxidativen Abbau der mittels Phagozytose aufgenommenen Fremdkörper (Bakterien, Viren) verantwortlich ist. Das Enzym scheint aber auch bei entzündlichen Gewebsschädigungen bei diversen Krankheiten prominent beteiligt zu sein (z.B. bei rheumatoider Arthritis oder Arterioskleorose). Der genaue Wirkmechanismus des Enzyms ist aber ungeklärt. Um die Rolle von Myeloperoxidase sowohl bei der Immunabwehr als auch bei entzündlichen Prozessen genauer studieren zu können, wird ein sehr spezifischer Inhibitor benötigt. Es ist nun das Ziel dieses Projektes Substanzen zu entwickeln, welche als sehr spezifische Substrate nur für dieses Enzyms fungieren können, dabei oxidiert werden und in der Folge das Enzym selbst ausschalten. Der exakte Inhibierungsmechanismus ist am gereinigten Protein selbst aufzuklären, aber auch die Wirkung dieser Stoffe auf Zellkulturen (neutrophile Granulocyten) im Hinblick auf künftige medizinische Anwendungen. Myeloperoxidase unterscheidet sich in einigen wichtigen Eigenschaften von anderen menschlichen Peroxidasen. Das Enzym wird viel rascher von seiner aktiven Form (dreiwertiges Eisen) in die inaktive Form (zweiwertiges Eisen) durch Reduktionsmittel überführt. Zudem vermag es durch sein sehr reaktives Intermediat Compound I eine Vielzahl von Substanzen zu oxidieren (z.B. Chloridoxidation). Die Strategie der gezielten Entwicklung von spezifischen Inhibitoren soll nun diese besonderen Eigenschaften ausnutzen. Sie wird u.a. auf Forschungsergebnissen aus Voruntersuchungen mit Benzoesäurehydraziden und Hydroquinonen als sog. Suicid-Substrate für MPO beruhen. Myeloperoxidase vermag diese Substanzen zu radikalischen Zwischenprodukten zu oxidieren, die nun ihrerseits das Enzym in eine inaktive Form überführen und in der Folge irreversibel inaktivieren. Es gilt den Reaktionsmechanismus aufzuklären und Substratanaloga zu entwickeln, die in ihrer Wirkung noch stärker bzw. weniger toxisch sind. Dabei sind für die physiologische Funktion der MPO grundlegende Reaktionen erstmalig kinetisch zu erfassen (z.B. Bildung von Ferro-MPO, Anlagerung von Sauerstoff unter Bildung von Compound III, Umsatz von Compound III usw.). Weiters sollen die Enzymmodifikation aufgeklärt und sämtliche Reaktionsprodukte (metabolisierte Substratanaloga) charaktersiert und schließlich der Reaktionsmechanismus etabliert werden. Die ausgewählten Inhibitoren werden sowohl in vitro in Modellreaktionen als auch in vivo in Zellkulturen menschlicher Neutrophiler auf ihren Einfluß auf die Hypochlorit-Bildung als auch auf die Fähigkeit zum Abtöten von Bakterien untersucht.
dx.doi.org
Mitarbeiter*innen
Christian Obinger
Univ.Prof. Mag.rer.nat. Dr.rer.nat. Christian Obinger
christian.obinger@boku.ac.at
Tel: +43 1 47654-10011
Projektleiter*in
01.08.2000 - 31.07.2003
Paul Georg Furtmüller
ao.Univ.Prof. Dipl.-Ing.Dr.nat.techn. Paul Georg Furtmüller
paul.furtmueller@boku.ac.at
Tel: +43 1 47654-77277
Projektmitarbeiter*in
01.08.2000 - 31.07.2003
Florian Rüker
Ao.Univ.-Prof.i.R. Dipl.-Ing.Dr.nat.techn. Florian Rüker
florian.rueker@boku.ac.at
Tel: +43 1 47654-79854
Projektmitarbeiter*in
01.08.2000 - 31.07.2003
BOKU Partner
Externe Partner
University of Brussels, Applied Genetics
Dr. Nicole Moguilevsky
Partner
Geldgeber
