Neo-Substrate Amplifiers of PINK1 for the Treatment of Parkinsons Disease

Information

  • Research Project
  • 9622357
  • ApplicationId
    9622357
  • Core Project Number
    R43NS108851
  • Full Project Number
    1R43NS108851-01
  • Serial Number
    108851
  • FOA Number
    PA-17-302
  • Sub Project Id
  • Project Start Date
    9/1/2018 - 6 years ago
  • Project End Date
    7/31/2019 - 5 years ago
  • Program Officer Name
    FERTIG, STEPHANIE
  • Budget Start Date
    9/1/2018 - 6 years ago
  • Budget End Date
    7/31/2019 - 5 years ago
  • Fiscal Year
    2018
  • Support Year
    01
  • Suffix
  • Award Notice Date
    8/30/2018 - 6 years ago
Organizations

Neo-Substrate Amplifiers of PINK1 for the Treatment of Parkinsons Disease

ABSTRACT    There  is  increasing  evidence  that  Parkinson?s  disease  (PD)  is  intricately  linked  to  mitochondrial  abnormalities:  familial  forms  of  the  disease  are  linked  to  mitochondrial  quality  control  proteins  PINK1,  Parkin,  and  Fbxo7;  mitochondria  of  DA  neurons  have  the  highest  rates  of  mtDNA  mutations;  and  small  molecule  mitochondrial  toxins produce preferential degeneration of dopaminergic neurons in mice. PTEN Induced Kinase 1 (PINK1) is a  master  regulator  of  mitochondrial  quality  control.  In  the  presence  of  a  depolarized  mitochondrion,  PINK1  is  stabilized  on  the  outer  mitochondrial  membrane,  where  it  recruits  and  phosphorylates  ubiquitin  and  Parkin,  blocks mitochondrial fusion and trafficking and ultimately triggers mitochondrial autophagy. Further, PINK1 can  drive mitochondrial biogenesis by directly phosphorylating PARIS, and can oppose alpha-­?synuclein and amyloid  toxicity and proteotoxic stress more generally.  Genetic manipulations that drive accumulation of damaged mitochondria have a significant effect on cell health,  leading us to believe that mitochondrial problems in the dopaminergic neurons of the substantia nigra may be  causing  energy  failure  and/or  an  increased  generation  of  reactive  oxygen  species,  and  ultimately  neuronal  death. This hypothesis appears to be further supported by the fact that more than 50 mutations in the kinase  PINK1  have  been  associated  with  the  development  of  autosomal  recessive  PD.  In  addition,  overexpression  of  wild-­?type  PINK1,  but  not  the  catalytically  compromised  PD-­?associated  PINK1G309D  mutant  can  rescue  this  defect in mitophagy and protect cells from oxidative stress.   Our  founding  team  discovered  that  it  is  possible  to  selectively  amplify  PINK1  activity  through  a  novel  ?neo-­? substrate? mechanism. The downstream consequences of amplified PINK1 activity can be seen in higher rates  of Parkin recruitment to stressed mitochondria, reduced mitochondrial motility, and, ultimately, lower levels of  apoptosis  vs.  healthy  controls.  This  therapeutic  strategy  is  that  it  doesn?t  interfere  with  PINK1?s  endogenous  regulation; rather, it only amplifies PINK1 activity when PINK1 is stabilized on a depolarized mitochondrion. We  believe that the pharmacological amplification of PINK1 kinase activity, acting through the clearance of defective  mitochondria  and  PINK1-­?related  suppression  of  apoptosis,  could  prove  a  powerful  mechanism  through  which  to treat PD.   In  this  SBIR  project  we  will  conduct  lead  optimization.  We  have  already  made  great  strides  in  our  chemistry  program, significantly boosting the oral PK properties and potency of our PINK1 neo-­?substrates. We believe that  by the end of this grant we will have identified a molecule suitable for final proof of concept in vivo studies, with  IND enabling studies to follow.

IC Name
NATIONAL INSTITUTE OF NEUROLOGICAL DISORDERS AND STROKE
  • Activity
    R43
  • Administering IC
    NS
  • Application Type
    1
  • Direct Cost Amount
  • Indirect Cost Amount
  • Total Cost
    225000
  • Sub Project Total Cost
  • ARRA Funded
    False
  • CFDA Code
    853
  • Ed Inst. Type
  • Funding ICs
    NINDS:225000\
  • Funding Mechanism
    SBIR-STTR RPGs
  • Study Section
    ZRG1
  • Study Section Name
    Special Emphasis Panel
  • Organization Name
    MITOKININ, INC.
  • Organization Department
  • Organization DUNS
    079203342
  • Organization City
    NEW YORK
  • Organization State
    NY
  • Organization Country
    UNITED STATES
  • Organization Zip Code
    100063007
  • Organization District
    UNITED STATES