Identifizierung spezifischer Inhibitoren der menschlichen RAD51-Rekombinase durch Hochdurchsatz-Screening

RAD51 ist ein Schlüsselprotein der homologen Rekombination, das eine entscheidende Rolle bei der Reparatur von DNA-Doppelstrangbrüchen (DSB) und intersträngigen Querverbindungen (ICL) spielt. Um die zelluläre Funktion(en) des menschlichen RAD51 besser zu verstehen, schlagen wir vor, spezifische RAD51-Inhibitoren zu entwickeln. RAD51-Inhibitoren könnten auch dazu beitragen, die Wirksamkeit von Antikrebsmitteln, die durch Induzierung von DSBs oder ICLs wirken, z.B. Cisplatin oder ionisierende Strahlung, zu erhöhen. In vitro fördert RAD51 den DNA-Strangwechsel zwischen homologem ss- und dsDNA. Hier entwickelten wir einen DNA-Strangwechsel-Test, der auf Fluoreszenzresonanzenergietransfer basiert, und verwendeten diesen Test, um RAD51-Inhibitoren durch Hochdurchsatz-Screening des NIH Small Molecule Repository (>200.000 Verbindungen) zu identifizieren. Siebzehn RAD51-Inhibitoren wurden identifiziert und hinsichtlich ihrer Selektivität mit Hilfe zusätzlicher nicht-fluoreszierender DNA-basierter Tests analysiert. Infolgedessen identifizierten wir eine Verbindung (B02), die menschliches RAD51 spezifisch hemmte (IC(50) = 27,4 μM), jedoch nicht sein E. coli-Homolog RecA (IC(50) > 250 μM). Zwei andere Verbindungen (A03 und A10) wurden identifiziert, die sowohl RAD51 als auch RecA hemmten, jedoch nicht das strukturell nicht verwandte RAD54-Protein. Die Analyse der Struktur-Aktivitäts-Beziehung (SAR) ermöglichte es uns, die strukturellen Komponenten von B02 zu identifizieren, die entscheidend für die RAD51-Hemmung sind. Der beschriebene Ansatz kann zur Identifizierung spezifischer Inhibitoren anderer menschlicher Proteine verwendet werden, die eine wichtige Rolle bei der DNA-Reparatur spielen, z.B. RAD54 oder die Helikase des Bloom-Syndroms.