Abweichungen im Wnt/Beta-Catenin Signalweg kommen in vielen verschiedenen menschlichen Krebserkrankungen vor. Unter anderem wird dieser Signalweg in Darm- und Eierstockkrebs aktiviert. Aus diesem Grund haben Inhibitoren der TCF4/Beta-Catenin Interaktion großes Potential als Antitumormittel. Mit Hilfe des vor kurzem beschriebenen „Meta-Structure“ Ansatzes haben wir eine Reihe von niedermolekularen Molekülen identifiziert, die an Beta-Catenin binden und als Ausgnagspunkt für zukünftige Entwicklungen dienen könnten. Um diese Interaktionen zu testen, wurden verschiedene Methoden angewandt: 1D 1H-STD, 1D AFP NOESY, 2D NOESY und 19F-NMR. Auch die Fähigkeit der neu identifizierten Liganden mit dem bekannten Bindungspartner TCF4 von Beta-Catenin zu konkurrieren wurde getestet.
Zur weiteren Untersuchung der Interaktionen und um weitere neue Liganden synthetisieren und identifizieren zu können, wurde ein sogenannter „Dynamic Combinatorial Library“ Ansatz (Dynamische, kombinierbare Chemikalienbibliothek) adaptiert und mithilfe . Weiters wurden zwei- und dreidimensionale NMR-Experimente durchgeführt, mit welchen die 1N-15H Signale des TCF4 Proteinrückgrats, und zweier separate Teile hiervon, bei pHs von 4,5 und 2,0 zugeordet werden konnten. Ein Vergleich der so bestimmten Frequenzen mit den errechneten Werten eines theoretischen, gänzlich unstrukturierten Proteins gleicher Aminosäuresequenz („Secondary Structure Propensity“) erlaubte es, Aussagen über die Wahrscheinlichkeit von Sekundärstrukturen bei verschiedenen pH-Werten zu machen. Zusätzlich zu der Untersuchung neuer Liganden wurde auch die Struktur des TCF4/Beta-Catenin Komplexes näher untersucht. Hierfür wurden sowohl röntgenkristallographische Experimente verwendet, als auch die selektive Reduzierung von Lysin-Seitenkette mit 13HCHO, welche ein Messen des daraus resultierenden 13C-1H Spektrums erlaubt. Um die Relevanz meiner Untersuchungen zu unterstreichen, werden die sich ergebenden Möglichkeiten für die Entwicklung eines neuen Antitumormittels mit möglichst hohem Sicherheitsprofil erörtert.Aberrant Wnt/Beta-Catenin signaling is observed in a wide spectrum of human malignancies. Activation of this pathway is involved in colon and ovarian cancer. Therefore, inhibitors of the TCF4/Beta-Catenin interaction are of great potential as antitumor agents. We used the recently described protein meta-structure approach to identify novel small molecule compounds as binders for Beta-Catenin. The identified ligands have been tested for binding with the target protein using 1D 1H-STD, 1D AFP NOESY, 2D NOESY and 19F-NMR. The identified binders were demonstrated to compete with the authentic Beta-Catenin binding partner TCF4.
In addition, a dynamic combinatorial library has been designed to synthesize new ligands for Beta-Catenin. Moreover, 2D & 3D-NMR experiments were used to assign the backbone signals of full length TCF4 and two different truncations at different pH values. The data obtained from assignment at pH=4.5 and pH=2 were compared with the predicted random coil shifts. Secondary structure propensities were also compared which allowed us to estimate changes in secondary structure propensities upon pH change. Finally, further structural insight into the TCF4/Beta-Catenin complex was provided by a combined X-ray crystallography and NMR study employing selective lysine reductive-methylation reaction. To highlight the importance of our work, the resulting prospects for the development of new powerful anticancer drugs with a high safety profile will also be discussed
