15.12.2022, 10:30 Uhr
Universität Wien
Inst. für Theoretische Chemie
Seminarraum
Währinger Str. 17
1090 Wien

Titel: „Geometric Analysis of PROTAC Ternary Complexes“

Kurzfassung:
Ein ’PROteolysis TArgeting Chimera’, auch bekannt als PROTAC, ist ein heterobifunktionales
Molekül, das gleichzeitig an zwei Proteine binden kann: das Zielprotein und die
E3 Ligase. Die E3 Ligase ist Teil eines grösseren Proteinkomplexes namens Degradationskomplex.
Durch das PROTAC kommen sich das Zielprotein und die E3 Ligase näher,
was zum Ubiquitintransfer auf das Zielprotein führt. So ist dieses Protein für den Abbau
markiert und wird durch das Proteasom aus der Zelle entfernt.
Ubiquitinierung entspricht der kovalenten Bindung von Ubiquitin an ein oder mehrere
Lysine des Zielproteins. Konformationen, die zum Proteinabbau führen, basieren auf
einem ternären Komplex zwischen dem Zielprotein, dem PROTAC, und der E3 Ligase.
Ternäre Komplexe sind jedoch sehr beweglich und lassen sich besser als ein Konformationsensemble
als eine einzige Konformation beschreiben.
Das Ziel dieser Masterarbeit bei Boehringer Ingelheim in Wien ist es, ein besseres Verständnis
über die geometrischen Anforderungen für eine erfolgreiche Ubiquitinierung
mit PROTACs zu gewinnen, und zwar auf drei Ebenen: ternäre Komplexensembles,
Degradationskomplexe, und molekulare Dynamik für ausgewählte Konformationen der
ternären Komplexensembles.
"Kirsten RAt Sarcoma viral oncogene homolog", besser bekannt als KRAS, erhält sehr
viel Aufmerksamkeit von der Forschung, weil es das am häufigsten mutierte Onkogen
ist. Zwei ternäre Komplexsysteme mit KRAS GDP G12V, die sich durch firmeneigne
PROTACs und die verwendete E3 Ligase (VHL oder CRBN) unterscheiden, wurden mit
den unten beschriebenen Methoden per Computer analysiert.
Zuerst wurden die ternären Komplexe generiert. Die Lysinpositionen in diesen Komplexen
wurden dann mit einer auf einem Gitter basierenden Methode, die wir Lysinkartierung
nennen, analysiert. Ausgewählte Konformationen wurden anschliessend in den Degradationskomplex
hineinmodelliert, um herauszufinden, ob sie zumindest aus geometrischer
Sicht zum Zielproteinabbau führen würden. Besonders um die Lysine im ternären Komplexensemble
zu analysieren, wurden Pythonskripte entwickelt. Damit wurden relevante
Parameter wie die wasserzugängliche Oberfläche, kristallographische B-Faktoren, und
Sekundärstrukturen extrahiert. Anschliessend wurden molekulare Dynamiken für ausgewählte
Konformationen durchgeführt, um stabile ternäre Konformationen zu finden,
die wichtig fürs PROTAC Design sein könnten.