Die Entwicklung von bakteriellen RNA Polymerase (RNAP) Inhibitoren als auch 11β-hydroxylase (CYP11B1) Inhibitoren für die Wundheilung

This dissertation describes development of inhibitors targeting two enzymes regarding bacterial RNA polymerase (RNAP) and steroid 11β-hydroxylase (CYP11B1) for wound healing. During our quest for novel bacterial RNAP inhibitors as infective agents, two studies have been launched and involved in artifacts. In one study, compound I-1was identified as a hit compound. Later, an impurity with a structure of polymeric carboxylic acids originating from I-1 was discovered and proven to be responsible for the biological activity. The polymer acted as a negatively charged ligand interacting very efficiently with the protein surface of E. coli RNAP via electrostatic interaction and blocking the DNA channel. In the other study, we focused on CBR703, which was reported to inhibit bacterial RNAP and biofilm formation, considering it to be a good candidate for further optimization. While synthesized derivatives of CBR703 did not result in more active RNAP inhibitors, we observed promising antibacterial activities. These again correlated with a significant cytotoxicity towards mammalian cells. Furthermore, the promising effects on biofilm formation were uncovered to be artifacts. Topical application of CYP11B1 inhibitors to reduce cutaneous cortisol is a novel strategy to promote chronic wound healing. To satisfy this application, inhibitors were developed to possess specific metabolic profile: stable in wound fluid and unstable in liver. The potent inhibitor III-34 (IC50 = 5 nM) was very stable in plasma (t1/2 >> 150 min), which is similar to wound fluid in composition, whereas it was fast metabolized in human liver S9 fraction (t1/2 = 16 min) to avoid impairing adrenal steroidogenesis. It also showed no mutagenic effects and was selective CYP17 and CYP19. Therefore it is a promising candidate for further in vivo evaluation. In der vorliegenden Dissertation wird daher sowohl die Entwicklung von bakteriellen RNA Polymerase (RNAP) httphttp://www.bsz-bw.de/cgi-bin/oswd-suche.pl://www.bsz-bw.de/cgi-bin/oswd-suche.plInhibitoren als auch 11β-hydroxylase (CYP11B1) Inhibitoren für die Wundheilung beschrieben. Während unserer Suche nach neuartigen Hemmstoffen der bakteriellen RNAP zur Behandlung von Infektionskrankheiten sind wir in zwei Studien auf Artefakte gestoßen. In einer der beiden Studien identifizierten wir die Verbindung I-1 als Hit. Später stellte sich jedoch heraus, dass die biologische Aktivität nicht auf der Verbindung selbst beruht, sondern auf eine Verunreinigung mit einem – unter physiologischen Bedingungen negativ geladenen – Polymer. Via elektrostatische Wechselwirkungen und Blockierung des DNA-Kanals interagiert dieses Polymer höchst effizient mit der Proteinoberfläche der E. coli RNAP. In einer weiteren Studie fokussierten wir uns auf die Verbindung CBR703, die in der Literatur als Hemmstoff der RNAP und bakterieller Biofilme beschrieben ist, was sie aus unserer Sicht attraktiv für eine weitere Optimierung machte. Obwohl die von uns synthetisierten Derivate nicht zu aktiveren RNAP-Hemmstoffen führten, beobachteten wir vielversprechende antibakterielle Aktivitäten. Diese korrelierten jedoch mit einer signifikanten Zytotoxizität in Säugerzellen. Zudem klärten wir auf, dass es sich bei den beschriebenen Effekten bezüglich Biofilmhemmung um Artefakte handelt. Die topische Applikation von CYP11B1- Hemmstoffen zur Reduktion der Cortisol-Spiegel in der Haut ist eine neue Strategie zur Förderung der Heilung chronischer Wunden. Um diese Applikation gerecht zu werden, wurden Inhibitoren entwickelt, um durch spezifische metabolische Profil (stabil in Wundflüssigkeit aber instabil in Leber). Der sehr aktive Inhibitor III-34 (IC50 = 5 nM) zeigte dabei eine sehr hohe Stabilität in Plasma (t1/2 >> 150 min), dessen Komponenten ähnlich zu denen der Wundflüssigkeit sind, wohingegen er in humanen Leber-S9-mix schnell metabolisiert wurde (t1/2 = 16 min), was wiederum die Steroidgenese in den Nebennieren weitgehend unbeeinträchtigt lässt. Die Verbindung zeigte keine mutagenen Effekte und keine signifikante Hemmung der Enzyme CYP17 und CYP19. Daher ist sie ein geeigneter Kandidat für weitere Untersuchungen in vivo.