Plasmodiale Formiat-Nitrit-Transporter: Biophysikalische Charakterisierung und Entwicklung eines phänotypischen Wirkstoff-Screenings

Meier, Anna Lina

Malaria stellt mit über 200 Millionen Fällen im Jahr 2018 eine der schlimmsten Infektionskrankheiten weltweit dar. Von der Malaria tropica, ausgelöst durch Plasmodium falciparum, ist vor allem Afrika betroffen. Die vier anderen humanpathogenen Erreger – Plasmodium vivax, Plasmodium knowlesi, Plasmodium ovale und Plasmodium malariae – führen im Rest der Welt vermehrt zu Infektionen. Die Behandlung wird durch eine zunehmende Resistenzbildung immer schwieriger. Es ist deshalb wichtig weitere targets für die Behandlung zu erschließen. Seit den neunziger Jahren werden dazu Substanzbibliotheken an vielversprechenden targets getestet. Die plasmodialen FNTs sind für den Abtransport des Stoffwechselendproduktes Laktat zuständig. Wird der FNT gehemmt, stirbt der Malariaerreger ab. Der FNT zeigt sich also als neues target durchaus erfolgsversprechend. Zu Beginn dieser Arbeit waren schon eine Leitstruktur sowie Analoga bekannt. Um das Repertoire zu erweitern und möglichst an einem anderen Teil des Proteins zu wirken, wurde in dieser Arbeit eine phänotypische Screening-Methode entwickelt, mit der viele Substanzen in kurzer Zeit auf ihre Hemmung des FNTs getestet werden können. Dieses Screening wurde dabei an der forcierten Resistenzmutante, G107S, für die bisherige Leitstruktur durchgeführt, um eine weitere Bindungsstelle zu identifizieren. Mit dieser Methode wurde die TCAMS-Substanzbibliothek, bestehend aus knapp 13.000 Verbindungen, getestet. Im primären Screening waren zunächst 92 Substanzen als hits identifiziert worden. Nach Überprüfung in einem biophysikalischen Assay, welcher direkt die Aufnahme von radioaktiv markiertem Laktat messen kann, konnte keiner der hits bestätigt wer-den. Es konnte demnach unter den getesteten 13.000 Substanzen keine gefunden werden, welche den FNT besser hemmt als die bereits bekannte Kontrolle. Des Weiteren wurden die FNT der humanpathogenen Plasmodien miteinander verglichen. Aufgrund ihrer hohen Aminosäuren-Sequenzanalogie lag die Vermutung nahe, dass diese Transporter ähnlich transportieren. Wichtiger, dass sie ähnlich gut gehemmt werden können. Es wurde dabei gezeigt, dass vor allem der FNT aus P. falciparum und der aus P. malariae in der Transportrate einen signifikanten Unterschied aufweisen. Bei den anderen Proteinen konnte dieser signifikante Unterschied nicht festgestellt werden. Bei der Hemmung bekannter Substanzen konnten Unterschiede im Hemmprofil der Transport-Proteine festgestellt werden.

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Meier, Anna: Plasmodiale Formiat-Nitrit-Transporter: Biophysikalische Charakterisierung und Entwicklung eines phänotypischen Wirkstoff-Screenings. 2020.

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