Mechanism of gamma-secretase modulators

γ-分泌酶调节剂的机制

基本信息

  • 批准号:
    10292930
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 4.6万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2020-07-15 至 2022-07-14
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Abstract Alzheimer’s disease (AD) is a devastating neurodegenerative disorder which currently affects 5.8 million Americans. However, there are currently no FDA-approved treatments capable of delaying or stopping disease progression. Amyloid-beta (Aβ) plaques are believed to be integral to AD pathogenesis through their role in the “amyloid cascade hypothesis,” in which the accumulation of Aβ peptides initiates a chain of pathological events leading to neurodegeneration and ultimately AD. γ-secretase is an aspartyl protease responsible for processing a wide range of substrates. It is considered an attractive drug target because it cleaves amyloid precursor protein (APP) in the final step of proteolysis to generate Aβ peptides of varying lengths; moreover, mutations in APP and presenilin, the catalytic subunit of γ-secretase, have been linked to familial AD and shown to alter Aβ production. Unfortunately, all clinical trials of γ-secretase inhibitors proved unsuccessful due to off target effects on other γ-secretase substrates, such as Notch. The failures of γ- secretase inhibitors spurred the discovery and development of a new series of compounds known as γ- secretase modulators (GSMs). A subset of NSAIDs were initially discovered to selectively reduce levels of the pathogenic Aβ42 in favor of the less pathogenic Aβ38 without inhibition of Notch. Improvements on these compounds led to second generation GSMs. This project will focus on two classes of second generation GSMs: acid GSMs derived from NSAIDs and imidazole GSMs. Acid and imidazole GSMs have been characterized by multiple groups and showed promise in decreasing pathogenic Aβ species while increasing the less pathogenic species. However, they still demonstrated limitations in clinical trials regarding Aβ selectivity, potency, and toxicity. Our objective is to define the molecular mechanism of GSMs in order to improve them for AD drug development. Using GSM-based photoprobes to label γ-secretase, our laboratory has found that acid and imidazole GSMs bind to distinct sites on the presenilin subunit of γ-secretase. Based on this information, we hypothesize that acid and imidazole GSMs bind to distinct, allosteric sites of γ- secretase and work in synergy to effectively modulate Aβ production. Using approaches at the interface of biology and chemistry, this project aims to: 1) Determine the mechanism of binding of GSMs on γ-secretase and 2) Determine the effects of GSM combination on Aβ production, toxicity, and cognition. To investigate the molecular mechanisms of GSMs, we will use chemical probes combined with mass spectrometry and structural modeling to identify the precise binding sites. We will also evaluate pairs of acid and imidazole GSMs in Aβ- secreting cell lines and use the most effective concentrations to analyze toxicity and cognitive performance in an AD mouse model. Overall, the proposed studies will enable us to decode the mechanism of GSMs and, ultimately, develop GSMs with the highest selectivity and potency. Findings from this proposal will unlock new possibilities for modulation of γ-secretase to more effectively treat AD.
抽象的 阿尔茨海默氏病(AD)是一种毁灭性的神经退行性疾病,目前影响5.8 百万美国人。但是,目前没有FDA批准的治疗方法能够延迟或停止 疾病进展。淀粉样β(Aβ)斑块被认为是通过其通过其AD发病机理不可或缺的 在“淀粉样蛋白级联假说”中的作用,其中Aβ肽的积累引发了一系列 病理事件导致神经变性并最终导致AD。 γ-分泌酶是一种天冬氨酸蛋白酶 负责处理各种底物。它被认为是一个有吸引力的药物靶 在蛋白水解的最后步骤中切割淀粉样蛋白前体蛋白(APP),以产生不同的AβPepperide 长度;此外,APP和Presenilin中的突变是γ-分泌酶的催化亚基,已与 家族性AD并显示出改变Aβ的产生。不幸的是,提供的所有γ-分泌酶抑制剂的临床试验 由于对其他γ-分泌酶底物(例如Notch)的关闭靶标的影响不成功。 γ-的失败 泌尿酶抑制剂刺激了一系列称为γ-的新化合物的发现和开发 泌尿酶调节剂(GSM)。最初发现了一部分NSAID,以选择性地降低 致病性Aβ42有利于较少的致病性Aβ38而不抑制Notch。这些改进 化合物导致了第二代GSM。该项目将重点放在第二代的两类中 GSM:源自NSAID和咪唑GSM的酸GSM。酸和咪唑GSM已经 以多组为特征,在减少致病性Aβ的同时显示出有望 病原体较少。但是,他们在临床试验中仍然显示出有关Aβ的局限性 选择性,效力和毒性。我们的目标是定义GSM的分子机制,以便 改善它们以开发AD药物。使用基于GSM的光四剂杆标记γ-分泌酶,我们的实验室 已经发现酸和咪唑GSM与γ-分泌酶的presenilin亚基上的不同位点结合。基于 在这些信息上,我们假设酸和咪唑GSM与γ-不同的变构位点结合 分泌酶并在协同作用中有效调节Aβ产生。在接口上使用方法 生物学和化学,该项目的目的是:1)确定GSM在γ-分泌酶上的结合机理 2)确定GSM组合对Aβ产生,毒性和认知的影响。调查 GSM的分子机制,我们将使用化学问题与质谱和结构相结合 建模以识别精确的结合位点。我们还将评估Aβ-中的酸和咪唑GSM对 分泌细胞系并使用最有效的浓度来分析毒性和认知性能 AD鼠标模型。总体而言,拟议的研究将使我们能够解码GSM的机制以及 最终,发展具有最高选择性和效力的GSM。该提案的发现将解锁新的 调节γ-分泌酶以更有效治疗AD的可能性。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Turning the tide on Alzheimer's disease: modulation of γ-secretase.
  • DOI:
    10.1186/s13578-021-00738-7
  • 发表时间:
    2022-01-04
  • 期刊:
  • 影响因子:
    7.5
  • 作者:
    Luo JE;Li YM
  • 通讯作者:
    Li YM
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  • 资助金额:
    $ 4.6万
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