Biochemie und Chemie
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The discovery of clustered regularly interspaced short palindromic repeats and their associated proteins (Cas) has revolutionized the field of genome and epigenome editing. A number of new methods have been developed to precisely control the function and activity of Cas proteins, including fusion proteins and small-molecule modulators. Proteolysis-targeting chimeras (PROTACs) represent a new concept using the ubiquitin-proteasome system to degrade a protein of interest, highlighting the significance of chemically induced protein-E3 ligase interaction in drug discovery. Here, we engineered Cas proteins (Cas9, dCas9, Cas12, and Cas13) by inserting a Phe-Cys-Pro-Phe (FCPF) amino acid sequence (known as the π-clamp system) and demonstrate that the modified CasFCPF proteins can be (1) labeled in live cells by perfluoroaromatics carrying the fluorescein or (2) degraded by a perfluoroaromatics-functionalized PROTAC (PROTAC-FCPF). A proteome-wide analysis of PROTAC-FCPF-mediated Cas9FCPF protein degradation revealed a high target specificity, suggesting a wide range of applications of perfluoroaromatics-induced proximity in the regulation of stability, activity, and functionality of any FCPF-tagging protein.
PROTACs sind ein Teil der nächsten Generation von pharmazeutischen Wirkstoffen und bieten einen komplett neuen Ansatz, um mit kleinen Molekülen in biochemische Signalwege einzugreifen. PROTACs adressieren hierbei sowohl das Zielprotein als auch den E3-Ligase-Komplex und bewirken die Degradation des Zielproteins. Insbesondere in der Behandlung von bestimmten Krebsarten zeigen PROTACs einen neuen vielversprechenden Ansatz. Durch Inhibition der 5-LO mit bekannten Inhibitoren wie Zileuton® oder CJ-13,610 konnte der Weiterentwicklung von Leukämie, auch bekannt als Blutkrebs, entgegen gewirkt werden, aber nicht aufgehalten werden. Hier sollen als neue Methode PROTACs eingesetzt werden, um der Überexpression der 5-LO in Leukämiezellen durch Degradation entgegenzuwirken.
Mit HK330 und CJ-13,610 als Leitstruktur wurden 17 PROTACs erfolgreich synthetisiert und charakterisiert.