Charakterisierung allosterischer Bindungsstellen von P2X4-Rezeptor-Modulatoren

Abstract

P2X-Rezeptoren stehen aufgrund ihrer Beteiligung an zahlreichen (patho)physiologischen Prozessen wie der Wahrnehmung von Schmerz, entzündlichen Veränderungen oder Krebs als Zielstrukturen für potentielle neue Wirkstoffe im Fokus der Forschung. Der P2X4-Rezeptor gilt aufgrund seiner hohen Expression in spinalen Microglia-Zellen, die mit neuropathischem Schmerz assoziiert werden, als vielversprechende Arzneimittel-Zielstruktur. Die Blockade sowie der Knockout von P2X4-Rezeptoren führten zu deutlich reduzierten neuropathischen Schmerzzuständen. Die Aktivierung von P2X4-Rezeptoren gilt dagegen als neue Strategie in der Therapie der Alkoholabhängigkeit. Ethanol wirkt als allosterischer Antagonist des P2X4-Rezeptors und der Missbrauch von Alkohol führte im Ratten-Modell zu einer reduzierten P2X4-Rezeptor-Genexpression. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Mechanismen der allosterischen Modulation des P2X4-Rezeptors zu verstehen und die relevante(n) Bindungsstelle(n) bekannter und neuer allosterischer Modulatoren zu identifizieren, um damit eine verbesserte Basis für die Entwicklung neuer, potenter und selektiver positiver und negativer allosterischer P2X4-Rezeptor-Modulatoren (PAMs und NAMs) zu schaffen. Durch Herstellung und Untersuchung von P2X4(P2X2)-Rezeptorchimären und mit Hilfe von zielgerichteter Mutagenese ist es gelungen, allosterische Bindungsstellen für bekannte und neue positive und negative allosterische Modulatoren (PAMs und NAMs) des humanen P2X4-Rezeptors zu identifizieren. Die vorliegenden Ergebnisse deuten auf die Existenz mehrerer allosterischer Bindungsstellen im Bereich der extrazellulären Domäne des humanen P2X4-Rezeptors hin, was die Vielseitigkeit der P2X-Rezeptoren als "Drug Targets" verdeutlicht. Die erhaltenen Ergebnisse können dazu beitragen, die Entwicklung neuer Arzneistoffe, nicht nur für P2X4-Rezeptoren, sondern darüber hinaus für weitere P2X-Rezeptor-Subtypen entscheidend voranzutreiben.