Hydroxysteroiddehydrogenasen (HSDs) spielen eine bedeutende Rolle in Regulierung der Biosynthese von Steroidhormonen und gehören zur zwei großen Familien der Enzymen: short chain dehydogenases (SDR) und der aldo-keto reductases (AKR). Die Fehlregulierung einiger HSD-Aktivitäten führt zu verschiedenen schweren Störungen wie Alzheimer Syndrom oder hormonabhängigem Krebs. Deshalb stellen die HSDs schon seit vielen Jahren interessante Ziele für die der pharmazeutische Industrie für die Entwicklung neuer spezifischer Inhibitoren dar. Zwei der 17beta-Hydroxysteroid dehydrogenasen, die 17beta-Hydroxysteroiddehydrogenase Typ 3 (zur Familie der short chain dehydogenases (SDRs) gehörend) und die 17beta-Hydroxysteroid Dehydrogenase Typ 5 (eine Aldo-Keto Reduktase (AKR)), katalysieren die Testosteron Biosynthese und ihre Überaktivität wird assoziiert mit einigen Krankheiten wie Prostatakrebs. Die Fortschritte in der Bioinformatik und Computer-basierten Methoden für Molekulare Modellierung ermöglichen Hochdurchsatz-Screening Methoden und erleichtern erheblich die systematische Entwicklung neuer enzym-spezifischer Liganden mit den gewünschten Eigenschaften, die später als Medikamente dienen könnten. Kooperierende Forscher der pharmazeutische Firma BioNetWorks und eines Forschungsteams der Universität Innsbruck entwickelten zwei Ligand- und Struktur -basiert Pharmakophormodelle und wendeten diese an, um neue mögliche Inhibitoren gegen die Aktivitäten der 17beta-Hydroxysteroiddehydrogenasen Typ 3 und 5 zu identifizieren. In der vorliegenden Arbeit wurden dann 35 verschiedene, durch das in silico Screening ausgewählte Chemikalien zur biologischen Prüfung und Bewertung untersucht. Aus dieser Gruppe wurden einige zukunftsträchtige Substanzen als 17beta-HSD3 oder 5 Inhibitoren für weitere mehr detailliert biologische Prüfungen identifiziert. Einer der Inhibitor-Kandidaten gegen die reduktive Aktivität der 17beta-HSD5 zeigte sogar eine Hemmwirkung im nanomolaren Bereich und wurde daher detailierter untersucht. Ein Ki von 180 nM und IC50 Werte in Bereich zwischen 140nM und 290nM, abhängig von der Sorte der enzymatischen Assay, wurden ermittelt. Darüber hinaus wurden 3 in der Forschungsliteratur kaum annotierte humane SDR-Enzyme, die einige Ähnlichkeiten zu gut bekannten Hydroxysteroiddehydrogenasen zeigen, in dieser Doktorarbeit detaillierter charakterisiert: Hydroxysteroiddehydrogenase Typ 8 (HSD17B8), SDR-O (SDR-Orphan) und die Hydroxysteroiddehydrogenase like 2 (HSDL2). Um die Bedeutung für die mögliche Funktionen der Enzyme im Menschen zu erfassen wurden Experimente wie z.B. subzelluläre Lokalisierung durchgeführt, sowie enzymatische Tests zur Überprüfung der Aktivität mit Steroiden und Retinoiden. Während das bevorzugte Vorkommen für zwei der Enzyme      «

Hydroxysteroiddehydrogenasen (HSDs) spielen eine bedeutende Rolle in Regulierung der Biosynthese von Steroidhormonen und gehören zur zwei großen Familien der Enzymen: short chain dehydogenases (SDR) und der aldo-keto reductases (AKR). Die Fehlregulierung einiger HSD-Aktivitäten führt zu verschiedenen schweren Störungen wie Alzheimer Syndrom oder hormonabhängigem Krebs. Deshalb stellen die HSDs schon seit vielen Jahren interessante Ziele für die der pharmazeutische Industrie für die Entwicklung...     »

Hydroxysteroid dehydrogenases (HSDs) play a key role in the regulation of the steroid hormone metabolism and belong to two protein superfamilies the short-chain dehydrogensases/reductses (SDR) and the aldo-keto reductases (AKR). Up-regulation of their enzymatic activity can be involved in pathogenesis of many serious disorders in humans like Alzheimer’s disease or hormone-dependent cancers. Thus, since many years HSDs constitute interesting targets for the development of specific inhibitors which could be applied as potent therapeutic drugs. Two of the 17beta-hydroxysteroid dehydrogenases, the 17beta-hydroxysteroid dehydrogenase type 3 belonging to the SDRs and 17beta-hydroxysteroid dehydrogenase type 5 (belonging to the aldoketo reductases (AKRs), catalyze reactions of the testosterone biosynthesis and an enhanced activity of the enzymes is linked to several androgen-related illnesses such as for example prostate cancer. Nowadays due to advances in bioinformatics as well computational methods of molecular modelling high throughput rational approaches for designing new enzyme-specific inhibitors are available. Co-operating researchers of the company BioNetWorks and the University Innsbruck developed two ligand-and structure-based pharmacophore models and applied those to identify potential inhibitors for 17betaHSD3 and 5. By this in silico screen, 35 chemically diverse compounds we found as potent candidate inhibitors. In this PhD work here the 35 candidate compounds were subjected to biological evaluation. This allowed to discover some promising compounds, which could be lead structures for further researching or pharmacological tools in future projects. One of the compounds against the reductive activity of 17betaHSD5 even displayed an inhibitory activity in the nanomolar range and therefore was characterized in more detail. For this compound a Ki of 180 nM and IC50 values ranging between 140nM and 290nM, were found, depending on the kind of enzymatic assay applied. Moreover, not all recently identified SDRs have been analyzed in detail yet. Three barely annotated human SDR candidates, which reveal some similarities to known hydroxysteroid dehydrogneses, were chosen in this PhD work for further characterization: hydroxysteroid dehydrogenase type 8 HSD17B8, an orphan SDR (SDR-O) and hydroxysteroid dehydrogenase like 2 (HSDL2). In search for their potent functions in human results for e.g., subcellular localization, bioinformatics studies based on sequence analysis of primary amino acid structure as well enzymatic tests checking the activities towards steroid and retinoid substrates are here presented. Two of the enzyme could be assigned to cellular compartments, HSD17B8 to mitochondria, HSDL2 to peroxisomes or mitochondria, while the preferred location of SDR-O remains unclear. Of the three enzymes only HSD17B8 showed an enzymatic activity with a steroid substrate, in that case estradiol, and only SDR-O was able to metabolize a retinoid compound, i.e., weak activity towards retinaldehyde in the presence of NADH as cofactor was observed with the human SDR-O gene.      «

Hydroxysteroid dehydrogenases (HSDs) play a key role in the regulation of the steroid hormone metabolism and belong to two protein superfamilies the short-chain dehydrogensases/reductses (SDR) and the aldo-keto reductases (AKR). Up-regulation of their enzymatic activity can be involved in pathogenesis of many serious disorders in humans like Alzheimer’s disease or hormone-dependent cancers. Thus, since many years HSDs constitute interesting targets for the development of specific inhibitors whic...     »