Purpose: Over the last few years, covalent fragment-based drug discovery has gained significant importance. Thus, striving for more warhead diversity, we conceived a library consisting of 20 covalently reacting compounds. Our covalent fragment library (CovLib) contains four different warhead classes, including five α-cyanoacacrylamides/acrylates (CA), three epoxides (EO), four vinyl sulfones (VS), and eight electron-deficient heteroarenes with a leaving group (S N Ar/SN). Methods: After predicting the theoretical solubility of the fragments by LogP and LogS during the selection process, we determined their experimental solubility using a turbidimetric solubility assay. The reactivities of the different compounds were measured in a high-throughput 5,5'-dithiobis-(2-nitrobenzoic acid) DTNB assay, followed by a (glutathione) GSH stability assay. We employed the CovLib in a (differential scanning fluorimetry) DSF-based screening against different targets: c-Jun N-terminal kinase 3 (JNK3), ubiquitin-specific protease 7 (USP7), and the tumor suppressor p53. Finally, the covalent binding was confirmed by intact protein mass spectrometry (MS). Results: In general, the purchased fragments turned out to be sufficiently soluble. Additionally, they covered a broad spectrum of reactivity. All investigated α-cyanoacrylamides/acrylates and all structurally confirmed epoxides turned out to be less reactive compounds, possibly due to steric hindrance and reversibility (for α-cyanoacrylamides/acrylates). The S N Ar and vinyl sulfone fragments are either highly reactive or stable. DSF measurements with the different targets JNK3, USP7, and p53 identified reactive fragment hits causing a shift in the melting temperatures of the proteins. MS confirmed the covalent binding mode of all these fragments to USP7 and p53, while additionally identifying the S N Ar-type electrophile SN002 as a mildly reactive covalent hit for p53. Conclusion: The screening and target evaluation of the CovLib revealed first interesting hits. The highly cysteine-reactive fragments VS004, SN001, SN006, and SN007 covalently modify several target proteins and showed distinct shifts in the melting temperatures up to +5.1 °C and − 9.1 °C. Keywords: covalent fragment-based drug discovery, differential scanning fluorimetry, 5,5'-dithiobis-(2-nitrobenzoic acid), intact protein mass spectrometry, glutathione

In recent years, many nucleic acid-based pharmaceuticals have been approved and entered the market, and even a larger number are in late stage clinical trials. Conventional oligonucleotides are facing issues in vivo like fast renal clearance and nuclease degradation. Therefore, to increase their stability, phosphorothioation is a frequent modification of therapeutic oligonucleotides (ONs) which also leads to improved binding affinity facilitating cell internalization and intracellular distribution. At the same time, by replacing a phosphodiester linkage with a phosphorothioate group, a phosphorous stereogenic center is generated which causes the formation of R

Abstract Oral contraceptive (OC) intake has been associated with alterations in functional brain architecture and socio-affective processes. However, most previous studies have been limited by cross-sectional designs and/or did not account for synthetic sex hormone concentrations. The aim of this longitudinal study was to determine the effects of starting vs discontinuing OCs on socio-affective functions such as mood and emotion cognition, and to identify their possible neuroendocrinological substrates. To this end, 88 young healthy women performed the behavioral and fMRI measures twice, three to eight months apart: 26 natural cycling women twice during menstruation, 26 OC users twice during OC intake, 25 OC discontinuers and 11 OC starters before and after discontinuation or start, respectively. In addition to mean-based analyses, we used intersubject representational similarity analyses to determine relationships between interindividual variability in within-subject changes of hormone profiles, including concentrations of endogenous and synthetic hormones, region-specific resting state functional connectivity (parcelwise RSFC) and socio-affective measures. Across the whole sample, interindividual patterns of changes in RSFC of fronto-parietal regions, parts of the left hippocampus and the right cerebellum reflected change patterns of progestogen levels. For the right superior orbitofrontal gyrus (OFG), a trinity of idiosyncratic patterns was found in changes of progestogens, RSFC and positive mood. Active OC intake was associated with higher self-reported depressive symptoms in OC discontinuers (and starters). Emotion recognition performance was not associated with changes in hormone profiles or RSFC. Overall, progestogens rather than estrogens appear to be associated with functional brain architecture of the frontal and subcortical/cerebellar regions and positive mood. The right superior OFG represents a possible neural substrate for progestogen-induced changes in positive mood. This study indicates the importance of a multidimensional, longitudinal approach when being interested in effects of hormonal contraception on women’s brain and behavior.

Alterations in the function of K+ channels such as the voltage- and Ca2+ activated K+ channel of large conductance (BKCa) reportedly promote breast cancer (BC) development and progression. Underlying molecular mechanisms remain, however, elusive. Here, we provide electrophysiological evidence for a BKCa splice variant localized to the inner mitochondrial membrane of murine and human BC cells (mitoBKCa). Through a combination of genetic knockdown and knockout along with cell permeable BKCa channel blocker, we show that mitoBKCa modulates overall cellular and mitochondrial energy production and mediates the metabolic rewiring referred to as the “Warburg effect”, thereby promoting BC cell proliferation in the presence and absence of oxygen. Additionally, we detect mitoBKCa and BKCa transcripts in low or high abundance, respectively, in clinical BC specimens. Together, our results emphasize, that targeting mitoBKCa, combined with established anti-cancer approaches, could represent a novel treatment strategy for selected BC patients.

Alterations in the function of K + channels such as the voltage- and Ca 2+ -activated K + channel of large conductance (BK Ca ) reportedly promote breast cancer (BC) development and progression. Underlying molecular mechanisms remain, however, elusive. Here, we provide electrophysiological evidence for a BK Ca splice variant localized to the inner mitochondrial membrane of murine and human BC cells (mitoBK Ca ). Through a combination of genetic knockdown and knockout along with a cell permeable BK Ca channel blocker, we show that mitoBK Ca modulates overall cellular and mitochondrial energy production, and mediates the metabolic rewiring referred to as the ‘Warburg effect’, thereby promoting BC cell proliferation in the presence and absence of oxygen. Additionally, we detect mitoBK Ca and BK Ca transcripts in low or high abundance, respectively, in clinical BC specimens. Together, our results emphasize, that targeting mitoBK Ca could represent a treatment strategy for selected BC patients in future.

The tumor suppressor p53 is frequently mutated in human cancers. The Y220C mutant is the ninth most common p53 cancer mutant and is classified as a structural mutant, as it leads to strong thermal destabilization and degradation by creating a solvent-accessible hydrophobic cleft. To identify small molecules that thermally stabilize p53, we employed DSF to screen SNAr-type electrophiles from our covalent fragment library (CovLib) for binding to different structural (Y220C, R282W) and DNA contact (R273H) mutants of p53. The reactive fragments SN001, SN006, and SN007 were detected to specifically stabilize Y220C, indicating the arylation of Cys220 in the mutational cleft, as confirmed by X-ray crystallography. The fragments occupy the central cavity and mimic the ring system of the WT tyrosine lost by the mutation. Surpassing previously reported noncovalent ligands, SN001 stabilized T-p53C-Y220C concentration-dependently up to 4.45 °C and, due to its small size, represents a promising starting point for optimization.

Abstract Long-chain fatty acids with antimicrobial properties are abundant on the skin and mucosal surfaces, where they are essential to restrict the proliferation of opportunistic pathogens such as Staphylococcus aureus . These antimicrobial fatty acids (AFAs) elicit bacterial adaptation strategies, which have yet to be fully elucidated. Characterizing the pervasive mechanisms used by S. aureus to resist AFAs could open new avenues to prevent pathogen colonization. Here, we identify the S. aureus lipase Lip2 as a novel resistance factor against AFAs. Lip2 detoxifies AFAs via esterification with cholesterol. This is reminiscent of the activity of the fatty acid-modifying enzyme (FAME), whose identity has remained elusive for over three decades. In vitro , Lip2-dependent AFA-detoxification was apparent during planktonic growth and biofilm formation. Our genomic analysis revealed that prophage-mediated inactivation of Lip2 was more common in blood and nose isolates than in skin strains, suggesting a particularly important role of Lip2 for skin colonization. Accordingly, in a mouse model of S. aureus skin colonization, bacteria were protected from sapienic acid - a human-specific AFA - in a cholesterol- and lipase-dependent manner. These results suggest Lip2 is the long-sought FAME that exquisitely manipulates environmental lipids to promote bacterial growth. Our data support a model in which S. aureus exploits and/or exacerbates lipid disorders to colonize otherwise inhospitable niches.