Inhibition and detection of 15-lipoxygenase-1

Abstract

Humaan 15-lipoxygenase-1 (15-LOX-1) is een belangrijke lipoxygenase in zoogdieren, welke een cruciale rol speelt in de biosynthese van inflammatoire signaalmoleculen. 15-LOX-1 wordt hierdoor gezien als een regulerend enzym in verschillende inflammatoire longziekten zoals astma, chronic obstructive pulmonary disease (COPD) en chronische bronchitis. Recentelijk is er ook een rol voor dit enzym beschreven in ziektes van het centraal zenuwstelsel zoals Alzheimer, Parkinson en beroerte. Nieuwe, krachtige remmers en moleculaire detectiemethodes voor 15-LOX-1 activiteit zijn dringend nodig om de rol van het enzym verder te onderzoeken en om de ontwikkeling van nieuwe geneesmiddelen mogelijk te maken. Dit proefschrift bestaat uit een deel A en een deel B met aanverwante, maar verschillende, onderwerpen. In deel A is de ontwikkeling van nieuwe remmers van 15-LOX-1 beschreven. Deze remmers zijn ontwikkeld door de toepassing van een nieuwe benadering voor fragment gebaseerde screening. Deze werkwijze maakt gebruik van divers gesubstitueerde moleculen voor een benadering die wordt aangeduid als substitution oriented screening (SOS). De moleculen die het enzym bleken te remmen zijn geoptimaliseerd met behulp van computermodellen op basis van de moleculaire structuur van de remmers en het enzym 15-LOX-1. Hierdoor konden verschillende potente remmers ontwikkeld konden worden. De beste remmers werden geëvalueerd in celgebaseerde onderzoeken en in ex vivo studies op precisie gesneden plakjes longweefsel van muizen. In deze studies bleken de ontwikkelde remmers ontstekingsremmende en neuroprotectieve effecten te hebben. In deel B is de ontwikkeling van een nieuwe detectiemethode om het actieve enzym 15-LOX-1 te bestuderen beschreven. Met een zogenoemde activity-based probe bleek het mogelijk te zijn om gezuiverd 15-LOX-1 te labelen op basis van de activiteit van dit enzym. Het bleek ook mogelijk om deze methode in te zetten om de 15-LOX-1-activiteit aan te tonen in cellysaten en weefsel. Deze methode is ontwikkeld door moleculen te maken die het natuurlijke substraat van dit enzym nabootsen maar die bij binding aan het enzym covalent binden aan het actieve centrum van het enzym op basis van de enzymactiviteit. Deze moleculen zijn voorzien van een terminale alkeen als chemisch label dat gebruikt kan worden voor bioorthogonale koppeling van een detecteerbare biotine functionaliteit via de oxidatieve Heck reactie