Diarylethen‐basierte lichtschaltbare Inhibitoren von Serinproteasen

• Published in: Angewandte Chemie 2021-09, Vol.133 (40), p.21958-21964
• Main Authors: Babii, Oleg, Afonin, Sergii, Diel, Christian, Huhn, Marcel, Dommermuth, Jennifer, Schober, Tim, Koniev, Serhii, Hrebonkin, Andrii, Nesterov‐Mueller, Alexander, Komarov, Igor V., Ulrich, Anne S.
• Format: Article
• Language: English
• Subjects: bizyklisches Peptid; Chemistry; Diarylethen-Photoschalter; Hydrogel-Photoregulation; Hydrogels; Inhibitors; Serinprotease-Inhibitoren; Trypsin
• ISSN: 0044-8249; 1521-3757
• DOI: 10.1002/ange.202108847

Ein bizyklisches Peptid wurde mit einem Diarylethen modifiziert, um lichtschaltbare Inhibitoren der Serinprotease Bos taurus Trypsin 1 (T1) zu erzeugen. Ausgehend von dem Sonnenblumen‐Trypsin‐Inhibitor‐1 (SFTI‐1) als Prototyp, erhielten wir lichtschaltbare Inhibitoren von T1 mit Ki im niedrigen nanomolaren Bereich, deren Aktivität durch Bestrahlung mit Licht um das 20‐Fache moduliert werden konnte. Die inhibitorische Potenz sowie die Resistenz gegen proteolytischen Abbau wurden systematisch an einer Reihe von 17 SFTI‐1‐Analoga untersucht. Die Isomerisierung des Photoschalters beeinflusst das Netzwerk aus Wasserstoffbrücken, das zur Stabilisierung der Struktur der Inhibitoren dient, und möglicherweise auch die Bindungsdynamik zwischen Enzym und Inhibitor. Die Machbarkeit einer zeitlichen und räumlichen Manipulation der Enzymaktivität wurde durch kontrollierten Verdau eines Hydrogels auf Gelatinebasis und eines antimikrobiellen Peptids BP100‐RW bewiesen. Die angewendeten Designprinzipien für Diarylethen‐Photoschalter stellen eine Grundlage für die Entwicklung anderer Serinprotease‐Inhibitoren dar. Bizyklische Diarylethen‐enthaltende Analoga des Sonnenblumen‐Trypsin‐Inhibitors‐1 (SFTI‐1) können die Aktivität von Serinproteasen im nano‐ bis mikromolaren Bereich effektiv durch die Einwirkung von Licht steuern.