Czogalla, Katrin Jeannette: Funktionelle Untersuchung der Vitamin K 2,3-Epoxid-Reduktase. - Bonn, 2014. - Dissertation, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn.
Online-Ausgabe in bonndoc: https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:5n-34848
@phdthesis{handle:20.500.11811/6016,
urn: https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:5n-34848,
author = {{Katrin Jeannette Czogalla}},
title = {Funktionelle Untersuchung der Vitamin K 2,3-Epoxid-Reduktase},
school = {Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn},
year = 2014,
month = feb,

note = {Seit 1941 werden Cumarine als orale Antikoagulantien in der Therapie venöser und arterieller Thrombosen sowie zur Prävention thromboembolischer Ereignisse bei z.B. Herz-Kreislauf-Erkrankungen eingesetzt. Trotz der jahrelangen Erfahrung mit Cumarinen wurde ihr Targetmolekül, die „Vitamin K 2,3-Epoxid-Reduktase-Komplex, Untereinheit 1“ (vitamin K 2,3-epoxide reductase complex, subunit 1; VKORC1), erst im Jahr 2004 entdeckt. VKORC1 reduziert Vitamin K 2,3-Epoxid und Vitamin K-Chinon zur Hydrochinon-Form des Vitamin K. Das Vitamin K-Hydrochinon dient dem Enzym γ-glutamyl-Carboxylase (GGCX) als Substrat um Vitamin K-abhängige Proteine zu γ-carboxylieren, die dadurch ihre biologische Aktivität erhalten. Bei diesem Prozess wird das Vitamin K-Hydrochinon zu Vitamin K 2,3-Epoxid oxidiert, welches wiederum von der VKORC1 zu Vitamin K-Hydrochinon reduziert werden kann. Die Inhibition der VKORC1 durch Cumarine (z.B. Warfarin) führt dazu, dass der GGCX kein Vitamin K-Hydrochinon bereitgestellt werden kann. Dadurch werden unter anderem weniger Vitamin K-abhängige Gerinnungsfaktoren (Faktor II, Faktor VII, Faktor IX, Faktor X) γ-carboxyliert und somit die Gerinnung gehemmt. Der molekulare Mechanismus der oralen Antikoagulation und des Vitamin K-Zyklus ist daher seit der Entdeckung der VKORC1 weitgehend geklärt. Allerdings wurden seither 24 Mutationen in der humanen VKORC1 (hVKORC1) beschrieben die zu einer Cumarinresistenz führen. Warum diese Mutationen zu einer Resistenz führen und welche Strukturen und Regionen in die Cumarinbindung involviert sind, ist weiterhin unklar. Um Fragestellungen bezüglich der Funktion der VKORC1 zu untersuchen wurde bisher der „klassische“ VKOR-DTT Assay genutzt. Jedoch sind die mit diesem Assay generierten Daten in weiten Teilen nicht mit dem klinischen Phänotyp der jeweiligen Patienten vereinbar.
Mit dieser Dissertation wurde eine neue Methode zur Untersuchung cumarinresistenter Mutationen in der VKORC1 etabliert, deren Ergebnisse die VKOR-Funktion korrekt widerspiegeln. Alle 24 bekannten humanen cumarinresistenen VKORC1-Varianten zeigen mit dieser Methode eine Resistenz gegenüber Warfarin, die zudem mit dem Patientenphänotyp übereinstimmt. Damit stellt der neue Assay eine erhebliche Verbesserung im Vergleich zum „klassischen“ VKOR-DTT Assay dar, indem dieselben VKORC1-Mutationen größtenteils keine Resistenz zeigen und daher nicht mit dem Patientenphänotyp korrelieren. Die in der neuen Methode generierten Daten, berechnet als IC50-Werte (mittlere inhibitorische Konzentration), erlauben es die jeweiligen Mutationen in milde, mittlere und komplette Resistenzgrade einzuteilen. Zudem kann der Wert des Quotienten aus der jeweiligen IC50 Variante / IC50 wt als erster Anhaltspunkt für den erhöhten Cumarin-Bedarf für die Therapie von Patienten, die die Mutation tragen genutzt werden. Um den Mechansimus der Warfarininhibition und die Auswirkungen der Mutationen besser charakterisieren zu können, wurde anhand der bekannten Kristallstruktur eines bakteriellen VKOR-Homolog ein Proteinmodell für die hVKORC1 erstellt. Zusätzlich wurde an diesem Modell die Bindung von Warfarin simuliert. Die Simulation ergab drei Warfarin-Kontaktflächen in der hVKORC1, die die 310-Helix des ER-lumenalen Loops sowie periplasmatische Anteile der ersten und vierten Transmembrandomäne der hVKORC1 betreffen. Nahezu alle Mutationen, die zu einer Cumarinresistenz führen, sind in oder um eine dieser ermittelten Kontaktflächen lokalisiert. Durch die Interaktion von Warfarin mit den Kontaktflächen der hVKORC1 wird der inter- und/oder intramolekulare Elektronentransfer blockiert und/oder der Eintritt des Vitamin K verhindert. Zudem zeigten weitere Experimente mit verschiedenen Konzentrationen an Vitamin K und Warfarin, dass entgegengesetzt der bisherigen Meinung, Cumarine binden irreversibel an die VKORC1, Warfarin wahrscheinlich ein kompetetiver Inhibitior ist.},

url = {http://hdl.handle.net/20.500.11811/6016}
}

Die folgenden Nutzungsbestimmungen sind mit dieser Ressource verbunden:

InCopyright