ADP-ribosyyliä hydrolysoiviin makrodomeeneihin kohdistuvien määritysmenetelmien kehittäminen ja inhibiittorien löytäminen

ADP-ribosylaatio on posttranslationaalinen modifikaatio, jossa ADP-
riboosiyksiköitä liitetään kohdesubstraatteihin. Makrodomeenit ovat ADP-ribosyyliä sitovia ja/tai hydrolysoivia moduuleja, jotka vuorovaikuttavat ADP-ribosyloitujen substraattien kanssa, säätelevät solunsisäisiä signalointireittejä ja kontrolloivat ADP-ribosylaation vaihtuvuutta. Makrodomeeneja esiintyy laajalti kaikissa eliökunnissa, ja niiden biologiset tehtävät on yhdistetty muun muassa DNA-vaurioiden korjaukseen, transkription säätelyyn ja virusinfektioihin. Lääkekehityksen näkökulmasta makrodomeenit ovat siten kiinnostavia kohteita. Niiden tutkimusta kuitenkin rajoittaa edelleen selektiivisten inhibiittorien puute. Tällaisia inhibiittoreita voidaan käyttää kemiallisina koettimina kohteiden
validoinnin tukena ja mahdollisten terapeuttisten sovellusten jatkotutkimuksissa.

Tämä väitöskirja keskittyy makrodomeeni-inhibiittorien kehittämiseen varhaisen vaiheen lääkekehityksessä. Työssä tarkastellaan kolmea makrodomeenia, ja tutkimus jakautuu kolmeen niitä vastaavaan osaprojektiin: Mycobacterium tuberculosis -bakteerin DNA ADP-ribosyyliglykohydrolaasi DarG, joka toimii antitoksiinihydrolaasina DarTG-toksiini–antitoksiinijärjestelmässä; chikungunyaviruksen (CHIKV) makrodomeeniin, joka on tärkeä viruksen replikaatiolle ja virulenssille; sekä ihmisen PARP9-proteiinin makrodomeeniin 1, joka on yhdistetty androgeenireseptoriin liittyvään transkription säätelyyn eturauhassyövässä.

Ensimmäisessä osaprojektissa DarG kehitettiin fluoresenssiresonanssienergiansiirtoon (FRET) perustuva biokemiallinen seulontamenetelmä, joka mahdollisti DarG-inhibiittorien tunnistamiseen tähtäävän suurtehoseulonnan. Toisessa osaprojektissa suurtehoseulonnan ja rakenne–aktiivisuussuhdetutkimusten yhdistelmä johti CHIKV makrodomeeni-inhibiittorien tunnistamiseen. Kolmannessa osaprojektissa PARP9-proteiinin makrodomeenin 1 inhibiittoreita tunnistettiin hyödyntämällä aiemmin tunnistettuja SARS-CoV-2 makrodomeeni-inhibiittorien runkorakenteita. Tässä työssä tunnistetut inhibiittorit osoittavat konseptin toimivuuden makrodomeenien kohdentamisessa pienmolekyyleillä ja luovat perustan osumayhdisteiden jatko-optimoinnille.