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Main Title: In vitro validation of peptide-T3 conjugates as a treatment option for MCT8-deficiency via a “Trojan Horse”-like mechanism
Translated Title: In vitro Validierung von Peptid-T3-Konjugaten als Behandlungsoption für MCT8-Defizienz über einen "Trojan Horse"-ähnlichen Mechanismus
Author(s): Paisdzior, Sarah
Advisor(s): Biebermann, Heike
Referee(s): Lauster, Roland
Biebermann, Heike
Kurreck, Jens
Granting Institution: Technische Universität Berlin
Type: Doctoral Thesis
Language Code: en
Abstract: Cells of an organism have to take up all substances needed for survival and function to maintain normal performance. Several hormones are crucial for a huge variety of different functions. Some of these hormones are transported over the plasma membranes by specific hormone transporters. Inactivating mutations in the genes of these transporters can lead to severe pathological phenotypes. To overcome these defects, alternative ways of transportation need to be discovered. The aim of this dissertation was to validate a new treatment option to overcome transporter deficiency by using G protein-coupled receptor (GPCR) internalization mechanism. A conjugate of a hormone tethered to a peptide-GPCR-ligand was designed that can be internalized and the hormone can subsequently be released to reach its intracellular receptor. Two conjugates, Glucagon-like-peptide 1(GLP1)-estrogen and glucagon-triiodothyronine (T3), have already been shown to target-specifically deliver the hormone to the peptide receptor expressing tissues in vivo (Finan et al. 2012, Finan et al. 2016). The proposed mechanism, named the “Trojan Horse”-like mechanism includes the activation of a GPCR by binding the respective peptide-homrone conjugate and the internalization of this receptor-ligand complex into the cell, where the conjugate can be released, the peptide and hormone are cleaved and the hormone exert intracellular effects. Thus, the hormone transporter on the membrane has been bypassed altogether. To elucidate the mechanism in vitro is an important step to identify adverse effects. Therefore, we established a toolbox of methods that make the validation of new conjugates possible. First, the signaling cascades and subsequent internalization of the GPCR was studied, which is activated by the peptide part of the conjugate. Afterwards the activation of hormone-dependent signaling inside of the cell was investigated, which should only occur in the presence of the appropriate GPCR, ensuring the entering of the hormone exclusively through the “Trojan Horse” mechanism. With this toolbox we are able to monitor each step of the Trojan Horse mechanism for several peptide-hormone conjugate candidates. In this dissertation, two new candidates have been validated.
Zellen eines Organismus müssen alle Substanzen aufnehmen, die für das Überleben und Funktion wichtig sind, um die normale Leistungsfähigkeit aufrechtzuerhalten. Verschiedene Hormone sind essentiell für eine große Anzahl verschiedener Funktionen. Manche dieser Hormone werden durch spezifische Hormontransporter über die Plasmamembran transportiert. Inaktivierungsmutationen in den Genen dieser Transporter kann zu schweren pathologischen Phänotypen führen. Um diese Defekte zu überwinden, müssen alternative Wege des Transports gefunden werden. Das Ziel dieser Dissertation war es, einen neuen Ansatz der Behandlungsoptionen einer Transporterdefizienz zu validieren. Diese nutzen den Internalisierungsmechanismus von G-Protein gekoppelten Rezeptoren (GPCRs). Ein Konjugat zwischen einem Hormon und einem Peptid-GPCR-Liganden wurde designt, welches internalisiert werden kann. Anschließend wird das Hormone in der Zelle entlassen und kann an seinen intrazellulären Rezeptor binden. Für zwei Konjugate, Glucagon-like-peptide 1(GLP1)-Östrogen und ein Glucagon-Triiodothyronin (T3), konnte bereits gezeigt werden, dass das Hormon in vivo zielgerichtet in das Gewebe transportiert wird, das den Peptidrezeptor exprimiert (Finan et al. 2012, Finan et al. 2016). Der vermutete Mechanismus, genannt der „Trojan Horse“ (Trojanisches Pferd)-ähnlicher Mechanismus umfasst die Aktivierung des GPCRs durch die Bindung des entsprechenden Peptid-Hormon-Konjugate und der Internalisierung des Rezeptor-Liganden-Komplex in die Zelle. Hier kann das Konjugate entlassen werden, das Peptid und Hormon werden voneinander abgespalten und das Hormon kann seine intrazelluläre Wirkung ausüben. Der Hormontransporter auf der Membran wurde somit komplett umgangen. Diesen Mechanismus in vitro zu untersuchen ist ein wichtiger Schritt, um Nebenwirkungen frühzeitig zu erkennen. Deshalb wurde eine Toolbox an Methoden entwickelt, die die Validierung neuer Konjugate möglich macht. Zunächst wurde die Signalisierung und Internalisierung des GPCRs untersucht, Schritte, die vom Peptidteil des Konjugates aktiviert werden. Anschließend wurde die Hormon-abhängige Signalisierung innerhalb der Zelle gemessen. Diese sollte durch das freigewordene Hormon nach dem Eintritt des Konjugates über den „Trojan Horse“-ähnlichen Mechanismus nur in Anwesenheit des Zielrezeptors aktiviert werden. Mit dieser Toolbox ist es möglich, jeden Schritt des Mechanismus für verschiedene Peptid-Hormone-Konjugatkandidaten zu verfolgen. In dieser Arbeit wurden zwei neue Kandidaten validiert.
URI: https://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/9080
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-8181
Exam Date: 14-Dec-2018
Issue Date: 2019
Date Available: 18-Dec-2019
DDC Class: 615 Pharmakologie, Therapeutik
Subject(s): Monocarboxylate transporter 8
Allan-Herndon-Dudley-Syndrome
G protein coupled receptor
MCT8
AHDS
GPCR
Trojan Horse-like mechanism
internalization
Monocarboxylat-Transporter 8
Allan-Herndon-Dudley-Syndrom
G-Protein-gekoppelter Rezeptor
Internalisierung
Sponsor/Funder: DFG, SPP 1629, Development of T3-peptide ligands to treat MCT8 deficiency via a Trojan horse like mechanism
License: https://creativecommons.org/licenses/by-nd/4.0/
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