In cell culture, entry into mitosis of many adherent mammalian cells is accompanied by substantial changes in cellular architecture. Flat, spread-out interphase cells detach from the extracellular matrix and become more spherical. These changes in cell shape are mediated by rearrangements in the actin cytoskeleton, a dynamic network of actin filaments that are organized by actin-binding proteins. Filamin A (FLNa) is a 280 kD actin-binding protein that crosslinks actin filaments into parallel bundles or three-dimensional orthogonal networks. We previously identified FLNa as an in vitro substrate of cyclin-dependent kinase 1 (Cdk1), a kinase that regulates entry into mitosis, and hypothesized that Cdk1 phosphorylation of FLNa regulates mitotic actin remodelling. Using mass spectrometry and a p-FLNa antibody, we show that FLNa is phosphorylated in vivo in HeLa cells on multiple Cdk1 sites, including serines 1084, 1459 and 1533. All three sites match the phosphorylation consensus sequence of Cdk1. We further show that p-FLNa is almost fully dephosphorylated by anaphase, consistent with it being a cell cycle-regulated substrate. Using a phospho-specific antibody, we find that p-FLNa has decreased cortical actin localization compared to total FLNa in mitotic cells. To investigate the functional role of mitotic FLNa phosphorylation, we mutated serines 1084, 1459 and 1533 to nonphosphorylatable alanine and expressed this FLNa mutant (FLNa-S1084A, S1459A, S1533A, referred to as “FLNa-AAA GFP”) in FLNa-deficient human M2 melanoma cells. FLNa-AAA GFP-expressing cells have enhanced FLNa-AAA GFP localization at sites of contact between daughter cells and this correlates with defects in cell division and impaired cell migration. Therefore, mitotic delocalization of cortical FLNa is critical for successful cell division and interphase cell behaviour.

No description available.

Poly-(ADP-ribsoyl) Polymerases (PARPs) are a superfamily of enzymes comprised of 17 known isoforms. PARP inhibitors (PARPi) have shown success in clinical trials for the treatment of homologous recombination-deficient cancers. Though proven effective initially, tumors treated with PARPi eventually develop resistance. Combinatorial therapeutics targeting PARP and other pathways that may re-sensitize tumors to PARP inhibition, including PI3K/AKT/mTor pathway, and cell-cycle checkpoints (such as CDKs, CHK, and Wee) are being tested. In this context, the synthetic lethality of cyclin-dependent kinase 1 (CDK1) and PARP1 is known. Evaluation of PARP1 and CDK1 pharmacophores led to the development of the tetrahydro-arylazepinone (TAAP) scaffold as a potential dual PARP1/CDK1 inhibitor. We screened a handful of TAAP analogs against PARP1 in a cell-free assay that identified the low micromolar PARP1 inhibitor 1,2,3,4-tetrahydro-5H-benzo[e][1,4]-diazepin-5-one (TBAP), which served as the lead compound. The analogous 1,2,3,4-tetrahydro-5H-pyrido[2,3-e][1,4]-diazepin-5-one (TPAP) series showed a similar bioactivity profile. Satisfyingly, the N1-benzyl TPAP analogue showed activity in the low nanomolar range. The TAAP series (i.e., 6/7-membered scaffold) unfortunately lacked CDK1 inhibitory activity. Finally, many PARPi's show poor isoform-selectivity. The development of isoform-selective PARPi can clarify the specific function of each PARP isoform and may reduce the adverse side effects shown by PARPi. A handful of TAAP analogs were screened against 13 PARP isoforms, where some compounds demonstrated exquisite PARP1/2 selectivity. Concurrently, we discovered an inhibitor for PARP11, an isoform that lacks any known synthetic ligand. Future directions are suggested towards fine-tuning the structure-activity relationship of TAAP-isoform selective PARPi as well as developing a dual PARP1/CDK1 inhibitor. / Master of Science

Πολλές παθήσεις του καρδιαγγειακού συστήματος σχετίζονται με την λειτουργία του ενζύμου της διαλυτής γουανυλικής κυκλάσης (soluble guanylate cyclase, sGC). Η sGC εμπλέκεται στο μονοπάτι ΝΟ-sGC-cGMP το οποίο ενεργοποιείται από το βιολογικά διαθέσιμο μονοξείδιο του αζώτου (nitric oxide, ΝΟ). Πολλές παθολογικές καταστάσεις αντιμετωπίστηκαν για πάνω από 140 χρόνια με τη χρήση φαρμάκων που παρέχουν NO (ΝΟ-φάρμακα), χωρίς ωστόσο να είναι γνωστός ο μηχανισμός δράσης τους. Αν και τα φάρμακα αυτά συνεισέφεραν στη βελτίωση των παθολογικών καταστάσεων, ωστόσο παρουσίαζαν σημαντικά μειονεκτήματα. Για την αντιμετώπιση αυτών, το ενδιαφέρον στράφηκε στον σχεδιασμό και την σύνθεση ενώσεων των οποίων η δράση θα ήταν ανεξάρτητη από το ΝΟ. Μεταξύ αυτών, τα παράγωγα BAY 58-2667 και η HMR 1766 αποδείχθηκαν ενεργοποιητές της sGC. Στα πλαίσια της παρούσας μελέτης, σχεδιάσθηκαν και συντέθηκαν έξι νέα βενζοφουρανικά ανάλογα του HMR-1766, σε μία προσπάθεια ανακάλυψης νέων ενώσεων, ενεργοποιητών της sGC με ενισχυμένη δραστικότητα και εκλεκτικότητα δράσης. Η προσέγγιση που ακολουθήθηκε για την σύνθεση των τελικών προϊόντων περιελάμβανε την ανοικοδόμηση του βενζοφουρανικού δακτυλίου από υποκατεστημένα παράγωγα σαλικυλικού οξέος και την μετέπειτα σύζευξη αυτού με κατάλληλους δομικούς λίθους για τον σχηματισμό μίας σουλφοναμιδικής και μίας αμιδικής πλευρικής αλυσίδας. Στα πλαίσια της μελέτης, διερευνήθηκαν και βελτιστοποιήθηκαν όλα τα συνθετικά στάδια για την παραλαβή των ενδιάμεσων και των τελικών προϊόντων. Η μελλοντική αποτίμηση της βιολογικής δράσης των νέων ενώσεων αναμένεται να διευκρινίσει αν οι ενώσεις αυτές είναι ικανές να δράσουν ως ενεργοποιητές της sGC, αλλά και αν μπορούν να αποτελέσουν χρήσιμα χημικά εργαλεία για την διευκρίνιση δομικών πληροφοριών του ενζύμου. Το δεύτερο τμήμα της παρούσας εργασίας, αφορά στον σχεδιασμό και την σύνθεση νέων αναλόγων του φυσικού προιόντος Hymenialdesine (HMD). Η HMD είναι ένα φυσικό προϊόν το οποίο έχει αποδειχθεί αναστολέας πολλών πρωτεϊνικών κινασών, όπως των κυκλινο-εξαρτώμενων κινασών (CDKs), η υπερλειτουργία των CDKs ενέχεται στην εμφάνιση παθολογικών καταστάσεων (καρκίνος, νευροεκφυλιστικές παθήσεις, διαβήτης). Στόχος της μελέτης ήταν ο σχεδιασμός και η διερεύνηση της σύνθεσης νέων σπειρανικών ινδολοαζεπινικών αναλόγων της HMD, με ενισχυμένη ανασταλτική και εκλεκτική δράση έναντι των CDKs. Για το σκοπό αυτό, μελετήθηκε η μετατροπή της 5-κετονομάδας της αζεπινο[3,4-b]ινδολο-1,5-διόνης σε ένα αμινο-υποκατεστημένο στερεογονικό κέντρο μέσω νουκλεόφιλης προσβολής της πρόδρομης χειρόμορφης t-βουτυλοσουλφινυλ-ιμίνης. Διερευνήθηκαν ποικίλες πειραματικές συνθήκες για τη βελτιστοποίηση σχηματισμού τόσο της ενδιάμεσης σουλφινυλ-ιμίνης, όσο και της υποκατάστασης αυτής. Τα συνθετικά αυτά στάδια θεωρούνται κρίσιμα και η βελτιστοποίηση τους απαραίτητη για την ομαλή εξέλιξη του συνθετικού σχήματος. Τα αποτελέσματα που καταγράφηκαν στα πλαίσια της μελέτης αναμένεται να συμβάλλουν ουσιαστικά στην επιτυχή ολοκλήρωση της σύνθεσης των νέων σπειρανικών αναλόγων της HMD. / Many cardiovascular diseases are connected with the activity of soluble guanylate cyclase (sGC). sGC is part of the NO-sGC-cGMP pathway, which is activated by the biologically available nitric oxide (NO). Many drugs that release NO (NO-drugs) have been used for more than 140 years. Although these drugs have contributed to the treatment of these diseases, they have presented some disadvantages. Thus, new compounds have been discovered whose activity is independent of NO. Compounds BAY 58-2667 and HMR-1766 belong to this new class of compounds and are characterized as sGC activators. In the first part of this study, six new benzofuran derivatives of HMR-1766 were designed and synthesized, aiming at the discovery of new compounds, activators of sGC with enhanced activity and selectivity against sGC. The synthetic approach involves the initial formation of benzofuran ring from substituted derivatives of salicylic acid and its coupling with selected building blocks. The optimazation of all synthetic steps for the synthesis of the intermediate and final products was also part of this study. The biological evaluation of the new compounds is expected to reveal their biological activity as sGC activators and/or their role as chemical tools for the structural elucidation of the enzyme. The second part of this study, concerns the design and synthesis of new derivatives of Hymenialdesine (HMD). HMD is a natural product with inhibitory activity against many protein kinases, such as cyclin-dependent kinases (CDKs). Hypeactivation of CDKs is implicated in pathological disorders such as cancer, neurodegenerative diseases and diabetes. The aim of the study was the synthesis of new spiro-indolazepino derivatives of HMD with potential enhanced inhibitory activity and selectivity against CDKs. The transformation of the 5-ketogroup of the azepino[3,4-b]indol-1,5-dione to a new amino-substituted stereogenic center by nucleophilic attack of the intermediate chiral tert-sulfinylimine was the key-step of the synthetic approach. The results of this study are expected to contribute substantially to the synthesis of new spiro HMD derivatives.

No description available.

No description available.