Identifizierung eines Moleküls, das den Abbau der aktivierten Checkpoint-Kinase-1 auslöst und Charakterisierung der nicht-katalytischen Funktionen von Checkpoint-Kinase-1 in Tumorzellen

Abstract

Das Protein Checkpoint-Kinase-1 (CHK1) steuert die Replikationsgeschwindigkeit und die Reparatur der DNA. Tumorzellen sind in ihrem Wachstum von CHK1 abhängig, dessen hohe Expression mit einer schlechteren Prognose von an Tumoren erkrankten Menschen assoziiert ist. Wir entdeckten ein Molekül, dass die Proteolyse von CHK1 auslösen kann (sogenanntes PROTAC für CHK1). Dieses PROTAC MA203 besteht aus dem Typ-I-Kinaseinhibitor Rabusertib, der bevorzugt aktiviertes CHK1 hemmt, sowie dem Cereblon-Liganden Pomalidomid. MA203 beschleunigt den von dem Strukturprotein Cereblon (CRBN) abhängigen Abbau von CHK1 über den zellulären Proteasomen-Komplex. Dies gilt für von soliden Tumoren isolierte Zellen und für akute Leukämiezellen. Durch Chemotherapie induzierter DNA-Replikationsstress und die damit einhergehende Aktivierung von CHK1 fördern diesen Prozess, der DNA-Schäden auslöst und Tumorzellen dem programmierten Zelltod (Apoptose) zuführt. Biochemische und zelluläre Bindungsstudien bestätigen die Potenz und Selektivität von MA203. Gesunde, reife und junge hämatopoetische Zellen, Stromazellen und Retina-Epithelzellen werden jedoch nicht von MA203 geschädigt. MA203 ist seinem korrespondierenden Inhibitor hinsichtlich DNA-Schädigung, Regulation von Apoptose-regulierenden BCL2-Proteinen und der Induktion von Apoptose in Tumorzellen überlegen. Diese Prozesse können unabhängig vom tumorsuppressiven Transkriptionsfaktor p53 erfolgen. Die Eliminierung des CHK1-Proteins als Strukturelement -nicht jedoch seine Hemmung- löst eine proteasomale Degradation von DNA-Replikationsproteinen und DNA-Reparaturproteinen aus. Ein genetisch vermitteltes Ausschalten von CHK1 bestätigt, dass diese neu identifizierten Funktionen von CHK1 über seine bekannte katalytische Aktivität hinausgehen. Somit lassen sich neue Funktionen von CHK1 als Strukturelement der transformierten Zelle durch innovative pharmakologische Ansätze ausnutzen.