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Merck

Structure-based drug design identifies polythiophenes as antiprion compounds.

Science translational medicine (2015-08-08)
Uli S Herrmann, Anne K Schütz, Hamid Shirani, Danzhi Huang, Dino Saban, Mario Nuvolone, Bei Li, Boris Ballmer, Andreas K O Åslund, Jeffrey J Mason, Elisabeth Rushing, Herbert Budka, Sofie Nyström, Per Hammarström, Anja Böckmann, Amedeo Caflisch, Beat H Meier, K Peter R Nilsson, Simone Hornemann, Adriano Aguzzi
ZUSAMMENFASSUNG

Prions cause transmissible spongiform encephalopathies for which no treatment exists. Prions consist of PrP(Sc), a misfolded and aggregated form of the cellular prion protein (PrP(C)). We explore the antiprion properties of luminescent conjugated polythiophenes (LCPs) that bind and stabilize ordered protein aggregates. By administering a library of structurally diverse LCPs to the brains of prion-infected mice via osmotic minipumps, we found that antiprion activity required a minimum of five thiophene rings bearing regularly spaced carboxyl side groups. Solid-state nuclear magnetic resonance analyses and molecular dynamics simulations revealed that anionic side chains interacted with complementary, regularly spaced cationic amyloid residues of model prions. These findings allowed us to extract structural rules governing the interaction between LCPs and protein aggregates, which we then used to design a new set of LCPs with optimized binding. The new set of LCPs showed robust prophylactic and therapeutic potency in prion-infected mice, with the lead compound extending survival by >80% and showing activity against both mouse and hamster prions as well as efficacy upon intraperitoneal administration into mice. These results demonstrate the feasibility of targeted chemical design of compounds that may be useful for treating diseases of aberrant protein aggregation such as prion disease.

MATERIALIEN
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Sigma-Aldrich
Natriumdodecylsulfat, BioReagent, suitable for electrophoresis, for molecular biology, ≥98.5% (GC)
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Natriumdodecylsulfat, ≥99.0% (GC), dust-free pellets
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DL-Dithiothreitol -Lösung, BioUltra, for molecular biology, ~1 M in H2O
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Schwefelsäure, 99.999%
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DL-Dithiothreitol -Lösung, 1 M in H2O
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Natriumdodecylsulfat -Lösung, BioUltra, for molecular biology, 10% in H2O
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BIS-TRIS, ≥98.0% (titration)
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Natriumdodecylsulfat -Lösung, BioUltra, for molecular biology, 20% in H2O
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Natriumdodecylsulfat, BioUltra, for molecular biology, ≥99.0% (GC)
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SAFC
BIS-TRIS
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Essigsäure, for luminescence, BioUltra, ≥99.5% (GC)
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Thiophen, ≥99%
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Natriumdodecylsulfat, dust-free pellets, suitable for electrophoresis, for molecular biology, ≥99.0% (GC)
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Essigsäure, ≥99.5%, FCC, FG
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Essigsäure, natural, ≥99.5%, FG
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BIS-TRIS, BioUltra, ≥99.0% (NT)
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Natriumdodecylsulfat, ≥98.0% (GC)
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BIS-TRIS, BioPerformance Certified, suitable for cell culture, suitable for insect cell culture, ≥98.0%
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Natriumdodecylsulfat, ACS reagent, ≥99.0%
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BIS-TRIS, BioXtra, ≥98.0% (titration)
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Natriumdodecylsulfat, ReagentPlus®, ≥98.5% (GC)
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5α-Androstan-17β-ol-3-on, purum, ≥99.0% (TLC)
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Natriumdodecylsulfat, tested according to NF, mixture of sodium alkyl sulfates consisting mainly of sodium dodecyl sulfate
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BIS-TRIS
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Sigma-Aldrich
Natriumdodecylsulfat, BioXtra, ≥99.0% (GC)
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Natriumdodecylsulfat, 92.5-100.5% based on total alkyl sulfate content basis
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Natriumdodecylsulfat, ≥90% ((Assay))
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Essigsäure-12C2, 99.9 atom % 12C
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Natriumdodecylsulfat, BioReagent, suitable for electrophoresis, for molecular biology, ≥98.5% (GC), free-flowing, Redi-Dri
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