Object
Title: Modelowanie struktury transporterów dla kwasu gamma-aminomasłowego i glicyny jako istotnych celów biologicznych
Abstract:
Kwas gamma-aminomasłowy (GABA) oraz glicyna to dwa główne neurotransmitery hamujące w ośrodkowym układzie nerwowym (OUN). Glicyna wpływa dodatkowo na aktywność układu glutaminergicznego, będąc koagonistą receptora NMDA. Jednym z głównych elementów regulujących poziom GABA i glicyny w OUN są transportery błonowe z rodziny SLC6. Istnieją 4 typy transporterów GABA: GAT-1, BGT-1, GAT-2, GAT-3; oraz dwa główne typy transporterów glicynowych: GlyT-1, GlyT-2. Badania wskazują, iż blokowanie wychwytu zwrotnego GABA i glicyny może być korzystne w terapii wielu chorób takich jak padaczka, zaburzenia lękowe, depresja, ból neuropatyczny, schizofrenia, choroba Alzheimera. Choć potencjał wykorzystania transporterów GABA i glicyny wydaje się duży, jedynym lekiem dopuszczonym jak dotąd do lecznictwa jest tiagabina - selektywnym inhibitor GAT-1, stosowany w terapii opornej padaczki. Jednym z powodów niepowodzeń w projektowaniu nowych inhibitorów o pożądanej aktywności, selektywności i właściwościach fizykochemicznych jest brak znajomości dokładnej struktury poszczególnych typów transporterów GABA i glicyny, w szczególności ich miejsc wiążących i sposobu oddziaływania z ligandami. W związku z powyższym celem naukowym niniejszej rozprawy było poznanie dokładnej struktury transporterów dla kwasu gamma-aminomasłowego (GAT-1, BGT-1, GAT-2, GAT-3) oraz glicyny (GlyT-1, GlyT-2), przy użyciu metod mode ; lowania molekularnego. W toku badań stworzono zróżnicowaną pulę modeli homologicznych każdego z transporterów. Spośród nich wybrano finalnie modele, które według oceny zastosowanych narzędzi bioinformatycznych najlepiej odzwierciedlały rzeczywistą strukturę białek oraz tłumaczyły zależność struktura – aktywność dla puli związków zadokowanych do ich miejsc wiążących. Zbudowane modele umożliwiły porównanie struktury przestrzennej wszystkich typów transporterów GABA i glicyny, odnosząc ją również do innych spokrewnionych białek o znanej strukturze. W analizie skupiono się na budowie miejsc wiążących, wskazując aminokwasy, które w największym stopniu wpływają na zróżnicowane właściwości transporterów. Wykazane różnice znalazły odzwierciedlenie w wynikach dokowania molekularnego ligandów referencyjnych każdego z badanych transporterów. Stabilność uzyskanych w dokowaniu trybów wiązania została sprawdzona w symulacjach dynamiki molekularnej. W niektórych analizach, do wskazania korzystniejszego sposobu wiązania wykorzystano dodatkowo obliczenia wolnej energii wiązania ligandów. Wykonane badania in silico wskazują, że w przypadku inhibitorów transporterów GABA o budowie aminokwasowej, fragment zawierający grupę karboksylową ulokowany jest w głównym miejscu wiążącym (S1), podczas gdy pierścienie aromatyczne związków sięgają do miejsca S2 w obrębie przedsionka transportera, będącego w st ; anie otwartym na zewnątrz. Tryb wiązania inhibitorów dobrze tłumaczy zróżnicowaną aktywność ich izomerów, a także selektywność względem poszczególnych typów transporterów. Inhibitory transporterów GABA o budowie nieaminokwasowej, w tym nowe pochodne 4-aminobutanamidu, 4-hydroksybutanamidu oraz ich analogi otrzymane w Zakładzie Fizykochemicznej Analizy Leku UJ CM, wiążą się w obrębie przedsionka transporterów GABA. Wskazano fragmenty mogące odpowiadać za nieco odmienne ułożenie wybranych pochodnych w poszczególnych typach transporterów GABA i ich zróżnicowaną aktywność. W przypadku transporterów GlyT-1 wykazano, że inhibitory kompetycyjne wiążą się spójnie w miejscu S1 oraz miejscu S2 transporterów. Inhibitory niekompetycyjne ulokowane są natomiast częściowo po stronie wewnątrzkomórkowej transportera będącego w stanie otwartym do wewnątrz, analogicznie do trybu wiązania zaobserwowanego w opublikowanym niedawno krysztale GlyT-1. W przypadku transporterów GlyT-2, znane obecnie ligandy, wiążą się z transporterem w stanie otwartym na zewnątrz, w miejscu S1 i/lub S2. Różnice aminokwasowe pomiędzy GlyT-1 i GlyT-2 dobrze tłumaczą zróżnicowaną selektywność poszczególnych inhibitorów. W ramach niniejszej rozprawy wykonano również wirtualny screening bazy ZINC15 w celu znalezienia nowych inhibitorów transporterów BGT-1. Screening został oparty o właściwości fizykochemiczne związków, upros ; zczony model farmakoforowy oraz dokowania do modeli BGT-1. Wyłoniono finalnie 12 związków, które zostały zakupione, a następnie przebadanie in vitro w kierunku blokowania wychwytu GABA. Najaktywniejszy związek KL-202 wykazuje średnią siłę działania na transportery BGT-1 (IC50 = 48,9 μM) oraz GAT-3 (IC50 = 46,8 μM). Niska masa cząsteczkowa oraz duża dostępność syntetyczna związku KL-202 daje możliwość jego dalszej optymalizacji w celu otrzymania pochodnych o większej aktywności i selektywności. Badania wykonane w ramach niniejszej rozprawy doktorskiej przyczyniły się do znacznego poszerzenia wiedzy z zakresu struktury transporterów GABA i transporterów glicynowych, co może pomóc w bardziej racjonalnym projektowaniu ich nowych inhibitorów o pożądanych właściwościach.
Place of publishing:
Level of degree:
Degree discipline:
Degree grantor:
Rada Dyscypliny Nauki farmaceutyczne
Promoter:
Date issued:
Identifier:
Call number:
Language:
Access rights:
Object collections:
Last modified:
Dec 9, 2024
In our library since:
Apr 8, 2024
Number of object content hits:
4
Number of object content views in PDF format
0
All available object's versions:
http://dl.cm-uj.krakow.pl:8080/publication/5063
Show description in RDF format:
Show description in OAI-PMH format:
| Edition name | Date |
|---|---|
| ZB-139427 | Dec 9, 2024 |
Objects
Similar
Łątka, Kamil
Sudoł-Tałaj, Sylwia
Żuchowski, Grzegorz
Kołaczkowski, Marcin
Yuzlenko, Olga
Bajda, Marek
Zaręba, Paula
Pasieka, Anna
