Discovery of OX1 and OX2 orexin receptor ligands

Näytä tavanomaiset kuvailutiedot

dc.contributor.author Turku, Ainoleena
dc.date.accessioned 2018-08-07T07:12:43Z
dc.date.available 2018-08-07T07:12:43Z
dc.date.issued 2018-08-07
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/10138/237754
dc.identifier.uri URN:ISBN:978-951-51-4355-6
dc.description.abstract The main objective of this dissertation was to gain an understanding of orexin receptor activation at the molecular level and apply it in discovery of novel orexin receptor ligands. As non-peptide orexin receptor activators were almost completely unknown at the start of this study, attention was focused on them. To accomplish these goals, I utilized a combination of molecular modelling and pharmacological in vitro studies. First, I studied the known orexin receptor ligands by structure- and ligand-based computational methods, and assembled the hypothesized activation features for a pharmacophore model. The model was utilized in a virtual screening, and a hit list of 395 compounds continued to a pharmacological screening phase, wherein I assessed their activities in a functional Ca2+-based screening assay developed particularly for that purpose. I validated the screening hits in the competition binding and Ca2+ elevation assays; six compounds showed weak agonist activity and Ki’s in the 1−30 µM range (Publication I). Antagonists with sub-micromolar binding affinities were also identified. Retrospective docking simulations of these agonistic hits and known non-peptide orexin receptor agonists (Nag26 and Yan7874, the latter of which was pharmacologically characterized in Publication II) were used to devise a working hypothesis of the binding pocket regions important for orexin receptor activation. Interactions in the antagonist binding region and two additional sub-pockets—one between TM5 and TM6, and the other approximately one helical turn above the antagonist binding site close to TM7—would be needed for orexin receptor activation (Publication I). Relying on this, I constructed a targeted azulene-based combinatory compound library accessible to in-house chemistry. The azulene library was virtually screened at the crystal structure of OX2 receptor, and compounds selected from the hit list were synthesized and screened in vitro. I validated the hits as above, and novel antagonists, weak agonists and compounds potentiating the actions of orexin-A were identified (Publications III and IV). The literature review focuses on the concept of GPCR activation and the orexin system: its structure, functions, and pharmaceutical applications thereof. fi
dc.description.abstract Oreksiinijärjestelmä, kaksi G-proteiinikytkentäistä reseptoria (OX1 ja OX2) ja niitä aktivoivaa neuropeptidiä (oreksiini-A ja -B), on keskeinen tekijä uni-valverytmin säätelyssä. Häiriöt oreksiinijärjestelmän toiminnassa voivat johtaa esimerkiksi narkolepsian syntyyn; narkolepsian taudinkuvaan kuuluu oreksiinineuronien dramaattinen kato ja siksi elimistön oman oreksiinituotannon heikkeneminen. Pienmolekyyleille, jotka aktivoivat oreksiinijärjestelmää, on näin selvä tarve sekä lääkekehityksessä että oreksiinijärjestelmän toiminnan tutkimuksessa. Tutkin väitöskirjatyössäni oreksiinireseptoreja ja niiden kanssa vuorovaikuttavia pienmolekyylejä sekä tietokoneavusteisin menetelmin että solukokein laboratoriossa. Työni alkuvaiheessa oreksiinireseptoreja aktivoivia yhdisteitä ei tunnettu käytännössä lainkaan, ja edelleenkin oreksiinireseptoriaktivaatioon johtavat atomitason mekanismit ovat pääasiassa tuntemattomia. Näin ollen työni tavoite oli ymmärtää oreksiinireseptoriaktivaatiota atomitasolla ja löytää uusia yhdisteitä, jotka sitoutuvat oreksiinireseptoreihin, ja aktivoivat niitä. Kehitimme tutkimukseni alussa seulontamenetelmän, joka yhdistää farmakoforimalliin perustuvan virtuaaliseulonnan solupohjaiseen in vitro -seulontaan. Virtuaaliseuloin n. 140000 yhdisteen molekyylikirjaston, ja seulonnan tulokset, 395 yhdistettä, jatkoivat laboratoriokokeisiin. Laboratoriotulokset osoittivat kuuden yhdisteen olevan heikkoja oreksiinireseptoriagonisteja (eli aktivaattoreita), lisäksi löysimme seitsemän antagonistia (eli oreksiinireseptoreihin sitoutuvaa molekyyliä), joiden sitoutumisaffiniteetit olivat nanomolaarisella tasolla. Seuraavaksi tutkimme löytämiämme yhdisteitä sekä muita tunnettuja oreksiinireseptoriligandeja tietokoneavusteisesti telakoinnin avulla; telakointitulokset viittasivat kolmen sitoutumistaskun tärkeyteen oreksiinireseptoriaktivaation kannalta. Suunnittelimme tähän aktivaatiohypoteesiin perustuen virtuaalisen atsuleeniyhdistekirjaston, jonka synteesi oli mahdollista osastollamme. Virtuaaliseuloin kirjaston n. 70000 yhdistettä OX2-reseptorin kiderakenteeseen ja seulonnan tuloksista valitut yhdisteet syntetisoitiin ja testattiin kuten yllä. Myös atsuleeniseulontamme johti uusien oreksiinireseptorimodulaattorien löytymiseen – antagonistien ja osittaisagonistien lisäksi löysimme yhdisteitä, jotka vahvistavat oreksiini-A-välitteistä reseptoriaktivaatiota. Vaikka agonismi on lääkekehityksen kannalta toivottavin ilmiö, myös oreksiinivasteen potensointi voisi olla mielekästä tilanteissa, joissa elimistön oma oreksiini-A-tuotanto ei ole vielä kokonaan loppunut. Näin ollen löytämämme yhdisteet tarjoavat lupaavan lähtökohdan ja uusia näkökulmia tulevaisuuden lääkeainemolekyylien kehitykselle. fi
dc.language.iso fi fi
dc.title Discovery of OX1 and OX2 orexin receptor ligands fi
dc.type Thesis fi

Tiedostot

Latausmäärä yhteensä: Ladataan...

Tiedosto(t) Koko Formaatti Näytä
discover.pdf 7.747MB PDF Avaa tiedosto

Viite kuuluu kokoelmiin:

Näytä tavanomaiset kuvailutiedot