Chemoproteomik‐basierte Identifikation von 4‐Oxo‐β‐lactamen als Inhibitoren der Dipeptidylpeptidasen 8 und 9

Die Dipeptidylpeptidasen 8 und 9 (DPP8/9) sind aufgrund ihrer wichtigen Rolle in biologischen Prozessen wie der Immunität und Tumorgenese in den letzten Jahren in den Fokus der Wirkstoffforschung gerückt. Der individuelle Beitrag der jeweiligen Protease innerhalb dieser Prozesse ist bisher jedoch meistens noch unbekannt. Die Untersuchung ihrer individuellen Funktion kann dabei von der Verfügbarkeit Protease‐selektiver und chemisch‐diverser Hemmstoffe profitieren. In dieser Arbeit stellen wir die durch Anwendung von Aktivitäts‐basiertem Protein‐Profiling (ABPP) entdeckten 4‐Oxo‐β‐lactame als potente, nicht‐Substrat‐abgeleitete, nanomolare DPP8/9‐Inhibitoren vor. Röntgenkristallographische Untersuchungen von Liganden‐DPP‐Komplexen offenbarten dabei unterschiedliche Ligandenbindungsmodi für DPP8 und DPP9, einschließlich einer neuartigen Adressierung einer erweiterten S2′ (eS2′)‐Bindetasche in DPP8. Zusätzliche Assays bestätigten ihre Hemmwirkung sowohl auf biochemischer als auch auf zellulärer Ebene. Zusammenfassend führte unser kombinierter Ansatz aus chemischer Proteomik und strukturbasiertem Design somit zu der Entwicklung neuartiger DPP8/9‐Inhibitoren mit einem alternativem molekularen Hemmmechanismus und einem bisher nicht erreichten Selektivitätsindex. Die Entwicklung von Dipeptidylpeptidase 8‐ und 9‐ (DPP8/9)‐Inhibitoren mit hoher Selektivität ist eine große Herausforderung der Chemischen Biologie. Mithilfe von Aktivitäts‐basiertem Protein‐Profiling und Röntgenkristallstrukturanalyse konnten wir 4‐Oxo‐β‐lactame als potente, nicht‐Substrat‐artige nanomolare DPP8/9‐Inhibitoren mit unterschiedlichen Bindungsmodi für DPP8 und DPP9 auffinden. Dabei beinhaltete die Bindung an DPP8 die Adressierung einer erweiterten S2′ (eS2′)‐Bindetasche, welche die Entwicklung von Inhibitoren mit der bisher besten Selektivität gegenüber DPP9 ermöglicht.