PRELUDIUM BIS 5 nr umowy DEC-2023/50/O/NZ7/00414

Tytuł projektu: Makrocykliczne peptydy do badań transmembranowych proteaz serynowych

Kierownik projektu: dr hab. inż. Paulina Kasperkiewicz-Wasilewska, prof. PWr

Dofinansowanie: 688 080,00 PLN

Okres realizacji: od 2024-10-01 do 2028-09-30

Opis projektu: Matryptaza to enzym, który rozszczepia wiązania w białkach (wiązania peptydowe), w procesie zwanym hydrolizą. Enzym ten jest zakotwiczony w błonie niektórych komórek, gdzie pełni swoje funkcje, a jego aktywność fizjologiczna jest regulowana przez cząsteczki zwane endogennymi inhibitorami. Enzym ten odgrywa kluczową rolę w utrzymaniu integralności tkanek i jest ważny w prawidłowym funkcjonowaniu skóry. Z drugiej strony, zwiększona aktywność matryptazy została zaobserwowana w niektórych nowotworach, dlatego enzym ten jest badany jako potencjalny cel terapeutyczny. Pomimo lat badań wciąż wiele pytań dotyczących biologii tego enzymu pozostaje bez odpowiedzi. Ponieważ matryptaza odgrywa swoją funkcję w formie AKTYWNEJ, krytyczne jest badanie aktywności tego enzymu, a nie jego poziomu ekspresji. Dotychczasowe narzędzia chemiczne do badania aktywnej matryptazy nie są selektywne i reagują także z innymi enzymami, na przykład z hepsyną, dlatego ich użyteczność jest ograniczona. Jednym z głównych celów naszych badań jest opracowanie selektywnego inhibitora i sondy chemicznej do badań AKTYWNEJ matryptazy. Rolą inhibitora będzie ograniczenie aktywności matryptazy, a sondy wyznakowanie matryptazy i umożliwienie obserwacji enzymu np. pod mikroskopem konfokalnym. Owa sonda będzie zaopatrzona w znacznik fluorescencyjny odpowiedzialny za tzw. świecenie enzymu po związaniu z sondą. W naszej pracy skupimy się na badaniu związków makrocyklicznych, czyli dużych peptydów o cyklicznej budowie. Związki te wykazują dużą przewagę nad liniowymi pochodnymi ze względu na zwiększoną stabilność i selektywność. Niestety, związki te jest ciężko uzyskać, gdyż rozpadają się w warunkach syntezy. Dlatego też brakuje narzędzi do szybkiej selekcji sekwencji wiodących do związków makrocyklicznych dla docelowego enzymu. Aby rozwiązać ten problem, w ramach tego projektu, proponujemy opracowanie innowacyjnej biblioteki substratów makrocyklicznych do badań przesiewowych ułatwiających wybór sekwencji wiodących dla inhibitorów i sond dla proteaz, m.in. dla matryptazy. Substraty te, jeśli zostaną rozpoznane przez enzym będą emitowały fluorescencje, która będzie proporcjonalna do skali hydrolizy/cięcia. W ten sposób wyłonimy strukturę wiodącą, którą przekształcimy do pożądanych cząsteczek do badań matryptazy. Nasza sonda może znaleźć zastosowanie do wczesnej diagnostyki i monitorowania leczenia chorób wywołanych aktywnością matryptazy, ale także jako sekwencja wiodąca w opracowywaniu leków. Ponieważ wysoki poziom aktywności matryptazy jest związany z progresją nowotworu, nasze wyniki mogą przyczynić się do znalezienie uniwersalnej cząsteczki do diagnozy a także precyzyjnej resekcji guza. W ramach tego projektu po raz pierwszy syntetyzujemy bibliotekę makrocyklicznych substratów, zoptymalizujemy struktury makrocyklicznych związków do badania aktywności matryptazy i przetestujemy ich zastosowanie w testach biologicznych, m.in. na wybranych nowotworowych liniach komórkowych.