Detailansicht
Calcium channel block by Diltiazem
Waheed Shabbir
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Betreuer*in
Steffen Hering
DOI
10.25365/thesis.15548
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29555.57884.666854-2
Link zu u:search
(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Der Einstrom von Calcium durch spannungsabhängige Cav1.2 Kanäle reguliert Erregung und Kontraktilität der Muskulatur, die Freisetzung von Hormonen und Neurotransmittern aus sekretorischen Zellen oder Nervenzellen und eine Vielzahl anderer zellulärer Prozesse. Dieser Calciumeinstrom kann durch Calciumkanalantagonisten dreier verschiedener Klassen, Phenylalkylamine (PAA), 1,4 Dihydropyridine (DHPs), und Benzothiazepine (BTZs) inhibiert werden. Diltiazem (Dil), ein Vertreter der Benzothiazepine, wird bereits lange Zeit therapeutisch verwendet. Bislang konnten jedoch die molekularen Wirkungsmechanismen und der Zugangsweg („access path“) von Diltiazem zu seiner hochaffinen Bindungsstelle in Cav1.2 nicht geklärt werden. Um den extra- bzw. intrazellulären Zugang von Dil zu seiner Bindungsstelle zu untersuchen, wurde das quaternäre Diltiazem-Analogon qDil synthetisiert und entweder extrazellulär oder intrazellulär appliziert. Die intrazelluläre Applikation erzeugte einen konzentrationsabhängigen ‚Use-dependent Block‘, was einen intrazellulären Zugang zur Bindungsstelle nahelegt. Darüber hinaus konnte durch meine Studien mittels Mutationsanalyse und molekularem Modeling eine neue, hoch affine, Bindungsdeterminante von Dil identifiziert werden. Die Substitution von Threonin durch Alanin an der Position 1143 (T1143A) im Cav1.2 verringert den Block von qDil sowohl bei nieder- (0,2 Hz) als auch hochfrequenten (1 Hz) Depolarisationspulsen. Außerdem reduziert T1143A den Block von dem klinisch verwendetem tertiären Diltiazem und quarternären Phenylakylaminen (qDevapamil). T1143 hatte weder Einfluss auf die Aktivierung noch die Inaktivierung der Cav1.2 Kanäle. Die reduzierte Wirkung von Dil an der T1143A Mutante ist somit nicht über allosterische Mechanismen (Konformationsänderungen des Moleküls) zu erklären. Diese Befunde stützen die Hypothese, dass T1143 eine wichtige Bindungsdeterminante von Dil auf Cav1.2 darstellt.
Abstract
(Englisch)
Calcium fluxes through CaV1.2 (L-type) channels determine cellular excitability and initiate contractions of muscle cells, release of hormones and neurotransmitters from secretory and nerve cells, gene expression, and many other cellular processes. A drug that blocks calcium influx through CaV1.2 is the benzothiazepinone (BTZ) diltiazem. Although diltiazem has been in clinical use for a long time, its molecular mechanisms and its access pathway to its binding site in CaV1.2 are not fully understood. To identify the access route of diltiazem to its putative binding site, the quaternary diltiazem analog qDil was synthesised and applied to either the extra- or intracellular site of the membrane. Intracellularly applied qDil induced a concentration- and use-dependent block suggesting an intracellular access path. During my studies a novel high affinity qDil binding site was identified by molecular modelling and mutational analysis. Substitution of threonine to alanine in position 1143 (T1143A) of the α1-subunit of CaV1.2 diminished the qDil block at low (0.2Hz) as well as high frequency (1Hz) depolarization pulses. Mutation T1143A also reduced channel block by the clinically used tertiary diltiazem and a quaternary PAA (qDevapamil). T1143A affected neither activation nor inactivation of CaV1.2, supporting the view that this residue forms part of the diltiazem binding pocket on CaV1.2.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Calcium channel Diltiazem
Schlagwörter
(Deutsch)
Calciumkanal Diltiazem
Autor*innen
Waheed Shabbir
Haupttitel (Englisch)
Calcium channel block by Diltiazem
Paralleltitel (Deutsch)
Calcium channel block by Diltiazem
Publikationsjahr
2011
Umfangsangabe
96 S.
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Edward Perez-Reyes ,
Lubica Lacinova
Klassifikationen
30 Naturwissenschaften allgemein > 30.00 Naturwissenschaften allgemein: Allgemeines ,
42 Biologie > 42.13 Molekularbiologie
AC Nummer
AC09412084
Utheses ID
13944
Studienkennzahl
UA | 091 | 490 | |