Peptidbibliotheken als Wirkstoffe für zelluläre Rezeptoren

Naturstoffe dienen als Leitstrukturen der Wirkstoffentwicklung. Sie existieren in großer Anzahl und Vielfalt in verschiedenen Tieren, Pflanzen und Mikroorganismen. Eine wichtige Gruppe pflanzlicher Biomoleküle, sogenannte Cyclotide, sind kleine Eiweißstoffe mit besonderen strukturellen Eigenschaften. Aufgrund einer zyklischen Ringbildung (die erste und letzte Aminosäure der Peptidkette sind verbunden) besitzen Sie extrem hohe Stabilität. Daher wird ihnen, sowohl für die Grundlagenforschung als auch für die Entwicklung neuer Medikamente, großes Potential eingeräumt. Kürzlich wurde in unserem Labor der erste Cyclotid-Rezeptor der Familie der G-Protein-gekoppelten Rezeptoren (im englischen: G protein-coupled receptors, GPCRs) entschlüsselt. Sie gelten als eine der wichtigsten Rezeptorklassen der Pharmakologie, da etwa 30% aller Arzneimittel auf diese biologischen Zelloberflächenmoleküle wirken. Die Identifizierung eines solchen Rezeptors für Cyclotide eröffnet daher neue Möglichkeiten diese biochemische Interaktion im Detail zu untersuchen. Ziel dieser Arbeit ist es, mittels pharmakologischer Verfahren zu untersuchen, ob Cyclotide aufgrund ihrer Sequenzvielfalt als Ligandenbibliothek für GPCRs dienen können. Darüber hinaus wollen wir die pharmakologischen Eigenschaften von Cyclotiden verbessern, indem wir mit Hilfe moderner peptid- chemischer Methoden Cyclotide als Vorlage verwenden, um neuartige Rezeptorliganden herzustellen und deren Wirksamkeit zu analysieren. Letztlich wollen wir mit den Ergebnissen dieser Arbeit dazu beitragen, diese zyklischen Biomoleküle als Wirkstoffkandidaten für klinisch-relevante Rezeptoren zu entwickeln.

Unser Projekt "Nature-derived peptides as libraries for GPCR ligand discovery" konzentriert sich auf die Erforschung zirkulärer Peptide aus Pflanzen zur Entwicklung neuer Liganden für G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPCRs), eine Schlüsselkategorie therapeutischer Zielmoleküle. Unsere Arbeit vereint fortschrittliche pharmakologische, chemische und bioanalytische Methoden. Wesentliche Fortschritte umfassen die Etablierung von peptidbasierten GPCR-Liganden aus diversen Pflanzenextrakten und das Design von Peptiden, die die Aktivität wichtiger Rezeptoren wie Kappa-Opioid- und Cannabinoid-Rezeptoren modulieren. Besonders hervorzuheben ist unsere Entdeckung neuer Peptidliganden mit potenziellen therapeutischen Anwendungen gegen Schmerzen oder Autoimmun Erkrankungen, was das enorme Potenzial naturabgeleiteter Moleküle in der medizinischen Wissenschaft aufzeigt