Homologiemodelling des humanen Adenosin A₃ Rezeptors und Untersuchung der Quantitativen Struktur-Wirkungs-Beziehungen seiner Liganden

Abstract

Im Rahmen dieser Arbeit wurden drei Substanzklassen (Imidazopurinone, Triazolo­chinazoline und Pyrazolo-triazolo-pyrimidine) untersucht, die am humanen Adenosin A₃ Rezeptor antagonistisches Verhalten zeigen. Für diese Substanzklassen wurden validierte Vorher­sagemodelle erstellt. Dies geschah mit Hilfe der CoMFA und CoMSIA 3D-QSAR Methoden.<br /> Zur Validierung der 3D-QSAR Modelle wurden, neben der LOO-Analyse, auch die mehrfache gruppenweise Kreuzvalidierung und das Progressive Scrambling Verfahren eingesetzt. In den Validierungsschritten zeigte sich, dass die einfache LOO-Validierung häufig eine zu hohe Komponentenzahl lieferte. Dies führt dazu, dass die daraus resultierenden q²-Werte und die Standardvor­hersage­fehler zu optimistisch sind. Es zeigte sich, dass v.a. in dem Datensatz der Triazolo­chi­na­zoline und auch der Imidazopurinone mehrere Substanzen nicht gut durch die Modelle vor­her­gesagt werden konnten. Mit Hilfe der Homologie-Modellierung konnte ein realistisches Modell für den hA3- Rezeptor erstellt werden, das sowohl die Daten des Mutationsexperiments, als auch die Affin­itäts­daten von vielen untersuchten Substanzen zu erklären vermag. Es wurde auch ein Modell der vermuteten Bindungstasche des Rezeptors für Agonisten erstellt. Dieses beruht auf den Erkenntnissen, die aus einem Mutationsexperiment gewonnen wurden. Dieses legt nahe, dass die Bindungstasche der W243A-Mutante der Bindungstasche für Agonisten gleicht. Eine vergleichbare Gestalt lässt sich auch für den Wildtyp durch Änderung des Torsionswinkel von Trp243 erreichen. Anhand dieses Modells liessen sich auch uner­war­tete Aktivitätsverluste einiger Liganden erklären.<br /> Mit Hilfe der Moleküldynamik wurde das Homologiemodell des hA3 Rezeptors in einer Phospholipidmembran simuliert. Es zeigte sich, dass die sieben Helices stabil blieben und auch die Anordnung der transmembranären Domänen erhalten blieb. Im Verlauf der Simulation waren interessante Veränderungen zu beobachten. So machte der EL2 den Weg zur Bindungstasche frei, so dass nun ein Ligand die Möglichkeit hätte in diese hinein zu diffundieren. Nach Positionierung des Agonisten Cl-IB-MECA und des inverser Agonisten PSB-10 in der Bindungstasche wurde die Dynamik für jeweils 10 ns fortgesetzt. Die interessanteste Veränderung betrifft Trp243. Bei An­wesenheit eines inversen Agonisten bleiben die Torsionswinkel-Werte unverändert. Bei Anwesenheit des Agonisten kommt es nach 2-3 ns zu einer Änderung dieses Winkels, die für den Rest der Simulationszeit bestehen blieb. In der Dynamik ohne jeglichen Liganden blieb der Winkel die meiste Zeit unverändert, konnte sich jedoch auch spontan ändern. Diese Änderung des Torsionswinkels von Trp243 könnte den ersten Schritt hin zur Rezeptoraktivierung darstellen.