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Estimation of competitive antagonist affinity of mAChR ligands from functional inhibition curves using Cheng-Prusoff equation

Dorka Fürtös

Art der Arbeit

Masterarbeit

Universität

Universität Wien

Fakultät

Fakultät für Lebenswissenschaften

Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)

Masterstudium Pharmazie

Betreuer*in

Verena Pichler

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DOI

10.25365/thesis.72538

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-14985.86391.432880-3

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Abstracts

Abstract

(Deutsch)

Muskarinische Acetylcholinrezeptoren regulieren wesentliche Funktionen des zentralen und peripheren Nervensystems. Die Signalübertragung durch diese Rezeptoren wurde mit verschiedenen neurologischen Störungen, wie Alzheimer und Schizophrenie in Verbindung gebracht. Ein effizientes biologisches Testregime ist die aktuelle Strategie, um potenzielle Wirkstoffkandidaten zu analysieren, die selektiver auf die unterschiedlichen Subtypen sind. Die therapeutische und diagnostische Anwendung potenziell selektiver Liganden könnte zum klinischen Krankheitsmanagement und zur Behandlung von neurologischen und psychiatrischen Störungen beitragen. Die Identifizierung dieser Liganden ist aufgrund der Ähnlichkeit der orthosterischen Ligandenbindungsstellen zwischen den fünf Rezeptorsubtypen schwierig. Die Analyse von Antagonisten erfolgt durch einen kompetitive Radioliganden-Bindungsassay, ein Verfahren zur Messung der Affinität neu synthetisierter Liganden. Für diesen Assay werden Zellmembranen aus chinesischen Hamstereierstockzellen gewonnen, die mit jeweiligen humanen mAChR Subtypen transfiziert werden. Unterschiedliche Konzentrationen der Testliganden wurden mit [N-Methyl-3H] scopolaminmethylchlorid und den Membranpräparationen inkubiert. Gebundene und ungebundene Liganden wurden mit einem Zellernter mit GF/B-Glasfaserfilterpapier getrennt. Die Daten aus den Experimenten wurden mathematisch mit dem Computerprogramm GraphPad Prism analysiert, um die spezifischen Bindungswerte zu bestimmen. Der Ki-Wert wurde mit dem IC50-Wert nach der Cheng-Prusoff-Gleichung berechnet. Zusammenfassend sind die vielversprechendsten Kandidaten in Bezug auf die Bindungsaffinität ARA 54 und ARA 55. Beide Verbindungen zeigten hervorragende Ergebnisse mit Ki-Werten im niedrigen nanomolaren Bereich mit den M1, M4 und M5 Rezeptoren. Weitere gute Bindungseigenschaften zeigten ARA 35, ARA 56, ARA 122, ARA 156 und RR 41. Die Verbindung MIMA 174 war der einzige Testligand, der eine bessere Bindungsaffinität zum M3 Subtyp zeigte, während alle anderen wichtigen Verbindungen den M1 Rezeptor bevorzugten. Beim Vergleich der Ki-Werte anderer Subtypen mit M1 ist das Verhältnis oft nicht hoch genug, um eine Selektivität des M1 Subtyps anzuzeigen. Nichtsdestotrotz sind diese Verbindungen aufgrund ihrer hohen Affinität im nanomolaren Bereich interessante Kandidaten für die weitere Entwicklung.

Abstract

(Englisch)

Muscarinic acetylcholine receptors (mAChRs) regulate essential functions of the central (CNS) and peripheral nervous systems (PNS). Signal transduction through these receptors has been associated with various neurological disorders like Alzheimer’s disease and schizophrenia. An efficient biological testing regime is the current strategy to investigate potential drug candidates that are more subtype selective. Therapeutic and diagnostic application of potentially selective mACh ligands could contribute to clinical disease management and treatment of neurological and psychiatric disorders and diseases. Identification of these ligands is difficult due to the similarity of the orthogonal ligand binding sites between the five receptor subtypes. Antagonist assessment was performed by a competitive radioligand binding assay, a method for measuring the affinity of sixteen newly synthesized ligands targeting a receptor of interest. Different concentrations of the test ligands with a fixed concentration of the radiolabelled competitor [N-methyl-3H] scopolamine methyl chloride ([3H] NMS) were incubated with membrane preparations prepared from Chinese hamster ovary cells (CHO) transfected with each of the mAChR subtypes as the source of the receptors. The bound and unbound ligands were separated using a cell harvester with GF/B glass fibre filter paper. The data from the experiments were mathematically analysed using the computer programme GraphPad Prism to determine the specific binding values. The Ki value was calculated using the IC50 value according to the Cheng-Prusoff equation. In conclusion, the most promising candidates in terms of binding affinity are ARA 54 and ARA 55. Both compounds demonstrated excellent results with Ki values in the low nanomolar range for the M1, M4 and M5 receptors. Other good binding properties were performed by ARA 35, ARA 56, ARA 122, ARA 156 and RR 41. Compound MIMA 174 was the only test ligand that showed better binding affinity towards the M3 subtype, whereas all the other important compounds favoured the M1 receptor. When comparing the Ki values of other subtypes with M1 the ratio is often not high enough to indicate M1 subtype selectivity. Nevertheless, the affinities in the low nanomolar range make these compounds interesting candidates for further development.

Autor*innen

Dorka Fürtös

Haupttitel (Englisch)

Estimation of competitive antagonist affinity of mAChR ligands from functional inhibition curves using Cheng-Prusoff equation

Paralleltitel (Deutsch)

Bestimmung der kompetitiven Antagonistenaffinität von mAChR-Liganden aus funktionellen Hemmungskurven unter Verwendung der Cheng-Prusoff-Gleichung

Publikationsjahr

2022

Umfangsangabe

60 ungezählte Seiten : Illustrationen

Sprache

Englisch

Beurteiler*in

Verena Pichler

Klassifikationen

44 Medizin > 44.40 Pharmazie, Pharmazeutika ,

44 Medizin > 44.42 Pharmazeutische Chemie

AC Nummer

AC16667481

Utheses ID

64962

Studienkennzahl

UA | 066 | 605 | |

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Schlagwörter