Anna Maria Kiefer

• Die Suche nach neuen therapeutischen Wirkstoffen ist, aufgrund der geringen Erfolgsquote vor allem in späteren Phasen der Zulassung, nach wie vor eine große Herausforderung. Für einen möglichst effizienten Entwicklung- und Zulassungsprozess zu erhöhen, ist eine möglichst genaue Charakterisierung des Moleküls und der davon ausgehenden biologischen Aktivität sinnvoll. Eine wertvolle Quelle an potenziellen Wirkstoffen stellen Sekundärmetaboliten aus Bakterien, Algen, Pflanzen oder Pilzen dar. Im Rahmen dieser Arbeit wurden verschiedene, aus Pilzen isolierte Stoffe näher untersucht, die durch eine phänotypische Wirkstoffsuche gefunden wurden. Im Gegensatz zu einer Target-basierten Wirkstoffsuche, wird sich bei dieser Methode nicht auf ein bestimmtes Zielprotein fokussiert, sondern in einem zellbasierten System nach Stoffen gesucht, die einen phänotypischen Effekt hervorrufen. Das genaue Target bleibt daher zunächst unbekannt. Hauptsächlich wurde das Makrolacton Oxacyclododecindion (Oxa) bzw. dessen Derivate untersucht. In phänotypischen Analysen stellte sich Oxa bereits in der Vergangenheit als vielversprechender Wirkstoff zur Behandlung inflammatorischer und fibrotischer Erkrankungen heraus. Verschiedene Derivate des Naturstoffs wurden durch die Abteilung für Organische Chemie der Johannes Gutenberg-Universität Mainz synthetisiert und im Rahmen dieser Arbeit auf ihre biologische Aktivität hin untersucht. So konnte der Einfluss verschiedener Derivatisierungen auf die biologische Aktivität analysiert und mit bereits publizierten Derivaten verglichen werden. So konnte die optimale Position für weitere Funktionalisierungen des Moleküls gefunden werden. Neben der Analyse globaler Effekte auf BEAS-2B und HepG2 stand vor allem die Identifikation möglicher Targets im Vordergrund. Dazu wurden zunächst verschiedene Ansätze zur Identifikation von Proteinen, die an das besonders aktive Derivat 14-Deoxy-14-methyloxacyclododecindion (DM-Oxa) binden, durchgeführt. So konnten bereits erste Kandidaten, insbesondere das Hitzeschockprotein HSP90, als mögliche Interaktoren identifiziert werden. Dieses Protein hat einen zentralen Stellenwert in zahlreichen zellulären Prozessen, wodurch es bereits als mögliches Target für verschiedene Erkrankungen bekannt ist. Um erstmals einen Einblick in die globalen Effekte von DM-Oxa auf die Genexpression und das Proteom in verschiedenen Zelltypen zu erhalten, wurden sowohl mRNA-Sequenzierungs- als auch MS-Proteomics-Ansätze durchgeführt. Somit konnten bereits bekannte Charakteristika verifiziert und neue Einblicke in beteiligte Signalwege gewonnen werden. Im Rahmen dieser Analysen konnten potenzielle Zielproteine von DM-Oxa identifiziert werden. Darunter beispielsweise die zentralen Transkriptionsfaktoren FOXO3 und AP-1. Auch die Rolle von HSP90 als möglicher Interaktionspartner von DM-Oxa wurde weiter beleuchtet. Dazu wurde eine Co-Immunpräzipitation mit HSP90 Antikörpern durchgeführt, um Veränderungen in der Abundanz von Proteinen, die an HSP90 binden, festzustellen. Solche Veränderungen könnten auf die Blockade von Bindestellen durch DM-Oxa hinweisen. Tatsächlich wurde die Abundanz von 100 bekannten Interaktionspartnern durch DM-Oxa Behandlung signifikant beeinflusst, sodass die Rolle von HSP90 als Oxa-Target weiter ins Zentrum rückt. Neben der Analyse von Oxacyclododecindion und verschiedenen Derivaten wurden zwei weitere bisher unveröffentlichte Naturstoffe aus einem Pilz der Gattung Alternaria näher untersucht. Diese gehören zu Klasse der Perylenchinone und zeigten zum Teil toxische und oxidative Wirkung in BEAS-2B-Zellen, was durch verschiedene Versuchsansätze nachgewiesen werden konnte.