Dokument: Molecular Modelling Untersuchungen zur allosterischen Modulation muskarinischer Rezeptoren

Titel:	Molecular Modelling Untersuchungen zur allosterischen Modulation muskarinischer Rezeptoren
Weiterer Titel:	Molecular modelling studies of the allosteric modulation of muscarinic receptors
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=8054
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20080707-103414-5
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Schrobang, Jasmin [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 29,01 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 04.06.2008 / geändert 04.06.2008
Beitragende:	Prof. Dr. Dr. h.c. Höltje, Hans-Dieter [Gutachter] Prof. Dr. Kassack, Matthias U. [Gutachter]
Stichwörter:	Molecular Modelling, muskarinische Rezeptoren, GPCR, allosterische Modulation
Dewey Dezimal-Klassifikation:	600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit
Beschreibungen:	Muskarinische Rezeptoren gehören zur Klasse der G-Protein gekoppelten Rezeptoren (GPCRs) und sind wichtige Targets in der Behandlung verschiedener Erkrankungen. Ein Ansprechen einzelner Subtypen ist bisher aber nur unzureichend möglich. Therapeutische Vorteile verspricht ein subtypselektiverer Angriff mit allosterischen Modulatoren. Er erfolgt an den strukturell unterschiedlichen extrazellulären Regionen der Rezeptoren. Bei vielen allosterischen Modulatoren ist die M2/M5-Subtypselektivität maximal. Untersuchungen der unterschiedlichen Bindungsmodi versprechen Einblicke in den Aufbau und die Funktionsweise dieser GPCRs. Da keine Strukturinformationen zu den Rezeptoren existieren, werden im ersten Teil dieser Arbeit Homologiemodelle des M2- und M5-Rezeptors auf Basis einer hochauflösenden Rhodopsin-Kristallstruktur erstellt. Günstige Bindungsmöglichkeiten für Liganden werden mit molekularen Interaktionsfeldern (MIFs) untersucht. Hierdurch ergeben sich erste Einblicke in die Feinstruktur der unterschiedlichen Bindungstaschen. Moleküldynamiksimulationen (MDS) in einem Membransystem, das der physiologischen Umgebung der Rezeptoren ähnelt, die sowohl mit dem freien Rezeptor als auch mit Komplexen mit dem inversen Agonisten N-Methylscopolamin und dem allosterischen Modulator W84 durchgeführt wurden, beweisen die gute Qualität und Stabilität der Rezeptormodelle Die in dieser Arbeit erhaltenen Ergebnisse werden durch experimentelle Daten gestützt. Im zweiten Teil dieser Arbeit wird die Bindung von W84 am M2-Rezeptor anhand von Rezeptormutanten und mit Hilfe von MIFs und MDS näher betrachtet. Das M2-Modell gibt die Einflüsse von Mutationen auf die W84-Bindung tendenziell gut wieder. Ein unterschiedliches Verhalten des M2-Rezeptors bei Anwesenheit eines Agonisten, Partialagonisten oder inversen Agonisten kann durch MDS dargestellt werden. Im Besonderen werden Vorstellungen zu dem unterschiedlichen kooperativen Verhalten dieser Substanzen entwickelt. Die Charakterisierung der Gallamin-Bindung stützt die Aussagekraft des Modells, da hiermit der Bindungsmodus eines strukturell diversen Modulators gut wiedergeben werden kann. Auch die Untersuchungen mit allosterisch-orthosterischen Hybridsubstanzen, stehen in Einklang mit experimentellen Daten, da auch diese einen dualen Bindungsmodus vermuten lassen. Abschließend werden Vorschläge für Rezeptormutanten gemacht, die einen möglichen Einfluss auf die Bindung von allosterischen Modulatoren haben. Muscarinic receptors belong to the class of G protein-coupled receptors (GPCRs) and represent important targets in the treatment of several diseases. So far, subtype-selective ligands do not exist, however. But therapeutical advantages may be reached by application of subtype-selective allosteric modulators. Such ligands adress the structurally diverse, extracellularly localised regions of the receptors. Several allosteric modulators with maximal selectivity among the M2 and M5 subtype are known. Hitherto no direct structural information is available, therefore the first part of this work describes the construction of homology models of the M2 and M5 receptor based on the high-resolution crystal structure of bovine rhodopsin. Favourable attachment points for ligands are described by molecular interaction fields (MIFs). Molecular dynamics simulations (MDS) within a membrane system, which mimics the physiological environment, which were performed for the empty receptors models as well as for complexes with the inverse agonist N-methylscopolamine and the allosteric modulator W84 confirm good quality and stability of the receptor models. The results of this work are supported by experimental data. In the second part of this work the binding mode of W84 within the M2 receptor is described in more detail by using receptor mutants and with the aid of MIFs and MDS. The influence of mutations on the binding of W84 can be reproduced by the proposed model. Also the diverse behaviour of the M2 receptor towards agonists, partial agonists or inverse agonists can be demonstrated by MDS. First insights into a different co-operative behaviour of these compounds can be given. The characterisation of gallamine binding corroborates the correctness of the receptor model as the binding mode of this structurally diverse allosteric modulator can be reproduced. Also the investigations on the binding of an allosteric-orthosteric hybrid substance are in agreement with experimentally derived data which likewise suggest a dual binding mode. Finally some suggestions for new point mutations which may influence the binding of allosteric modulators are made.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Pharmazie » Pharmazeutische und Medizinische Chemie
Dokument erstellt am:	04.06.2008
Dateien geändert am:	04.06.2008
Promotionsantrag am:	16.04.2008
Datum der Promotion:	16.05.2008