Die zielgerichtete Therapie erworbener Wirkstoffresistenz stellt die größte Herausforderung in der Behandlung von EGFR-abhängigem nicht-kleinzelligen Lungenkrebs (NSCLC) dar. Hier berichten wir über die strukturbasierte Entwicklung, Synthese und biologische Evaluierung einer neuen Klasse von kovalenten EGFR-Inhibitoren, die sich durch eine exzellente Inhibition wirkstoffresistenter, EGFR-mutierter Zellen auszeichnet. Röntgenkristallstrukturen in Kombination mit Bindungskinetiken führen zu einem tieferen Verständnis des Inhibitionsmechanismus in EGFR-T790M und liefern Erkenntnisse über Schlüsselaspekte für die effektive Inhibition der kürzlich entdeckten tertiären EGFR-C797S-Mutation.

The receptor tyrosine kinase EGFR is regulated by complex conformational changes, and this conformational control is disturbed in certain types of cancer. Many ligands are known to bind EGFR in its active conformation, thereby preventing ATP from binding. Only a few ligands are known to stabilize EGFR in its inactive conformation, thus providing novel strategies for perturbing EGFR activity. We report a direct binding assay that enables the identification of novel ligands that bind to and stabilize the inactive conformation of EGFR.

Targeting acquired drug resistance represents the major challenge in the treatment of EGFR-driven non-small-cell lung cancer (NSCLC). Herein, we describe the structure-based design, synthesis, and biological evaluation of a novel class of covalent EGFR inhibitors that exhibit excellent inhibition of EGFR-mutant drug-resistant cells. Protein X-ray crystallography combined with detailed kinetic studies led to a deeper understanding of the mode of inhibition of EGFR-T790M and provided insight into the key principles for effective inhibition of the recently discovered tertiary mutation at EGFR-C797S.

Proteinkinasen repräsentieren wichtige Knotenpunkte intrazellulärer Signalwege und sind somit an vielen physiologischen und pathologischen Prozessen beteiligt. Konformations-abhängige Eigenschaften dienen hierbei der Feinregulation ihrer enzymatischen Aktivität und Katalyse-unabhängigen Funktionen. Die Stabilisierung definierter Konformationen ermöglicht detaillierte Analysen solcher Konformations-abhängiger Funktionen. Hier beschreiben wir das strukturbasierte Design, die Synthese und die Charakterisierung Pleckstrin-Homologie(PH)-Domänen-abhängiger Akt-Inhibitoren, die einen neuartigen kovalent-allosterischen Bindungsmodus aufweisen. Durch die kovalente Modifizierung bestimmter Cysteine stabilisieren diese Moleküle die inaktive Kinasekonformation irreversibel. Ihre beträchtliche Inhibitorwirkung und Selektivität bezüglich verwandter Proteinkinasen machen sie zu einem neuartigen Hilfsmittel für die Erforschung chemisch-biologischer und medizinischer Fragestellungen.

Targeting and stabilizing distinct kinase conformations is an instrumental strategy for dissecting conformation-dependent signaling of protein kinases. Herein the structure-based design, synthesis, and evaluation of pleckstrin homology (PH) domain-dependent covalent-allosteric inhibitors (CAIs) of the kinase Akt is reported. These inhibitors bind covalently to a distinct cysteine of the kinase and thereby stabilize the inactive kinase conformation. These modulators exhibit high potency and selectivity, and represent an innovative approach for chemical biology and medicinal chemistry research.

Kernrezeptoren spielen bei einer Vielzahl physiologischer Prozesse eine entscheidende Rolle und stellen wichtige Zielstrukturen in der modernen Wirkstoff-Forschung dar. Die Aktivität von Kernrezeptoren lässt sich durch niedermolekulare Verbindungen wie Hormone und Wirkstoffe regulieren, die entweder als Agonisten oder als Antagonisten an den Rezeptor binden. Die Bindung dieser Liganden führt zu Konformationsänderungen des Rezeptors, die von entscheidender Bedeutung für dessen Aktivität sind. Das Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung einer Methode zur Detektion von Konformationsänderungen des Östrogenrezeptors. Dieses FLiN-Assay-Verfahren (“Fluorescent Labels in Nuclear Receptors”) basiert auf der Einführung eines Cysteins und anschließender Markierung des Rezeptors mit einem Thiol-reaktiven Fluorophor. Konformationsänderungen des Rezeptors führen zu Verschiebungen im Emissionsspektrum des Fluorophors. Neben der Differenzierung von Agonisten und Antagonisten ist FLiN für das Hochdurchsatz-Screening geeignet.

Nuclear receptors are transcription factors that are important targets for current drug discovery efforts as they play a role in many pathological processes. Their activity can be regulated by small molecules like hormones and drugs that can have agonistic or antagonistic functions. These ligands bind to the receptor and account for diverse conformational changes that are crucial determinants for the receptor activity. Here, we set out to develop FLiN (fluorescent labels in nuclear receptors), a direct binding assay that detects conformational changes in the estrogen receptor. The assay is based on the introduction of a cysteine residue and subsequent specific labeling of the receptor with a thiol-reactive fluorophore. Changes in the receptor conformation upon ligand binding lead to differences in the microenvironment of the fluorophore and alter its emission spectrum. The FLiN assay distinguishes between different binding modes and is suitable for high-throughput screening.