Intro
Design en synthese/ ontwerp en synthese
Het gaat om het bekijken van een organische moleculen en het maken van de moleculen op
een manier dat we geneesmiddelen produceren dat ze door de mens kunnen worden
ingenomen.
Molecuul eigenschappen zijn wat de affiniteit/ binding sterker maakt. We passen een
molecuul om effectiever te zijn dan gaan we van HIT naar LEAD moleculen.
Fase 1: testen meestal bij dierproeven waarbij we kijken als een stof stabiel of als het een
effect heeft.
Fase2: in gezonde vrijwilligers testen.
En uiteindelijk kom je met een doel medicijn. Al deze processen zijn duur hoe verder je gaat
in het proces hoe duurder. En hoe verder je gaat hoe minder stoffen je hebt om van te kiezen,
dus specifieker worden van het geneesmiddel.
Receptoren GPCR
Een ligand bindt aan de buitenkant en aan de binnenkant gaat de ⍺ subunit los zitten en aan
een ander eiwit bindt wat een cellulaire response oplevert en een 2nd messenger moleculen
Hoe werkt t? Waarom werkt t? En hoe kan t beter?
Ligand interactie:
- Elektronisch (polair interactie)
- Lipofiel (LogP)
- Sterische eigenschappen.
Chemistry
En zo kunnen we ook kiezen welke atomen/molekulen komt bij
bv een aromatische ring. De verschillende keuze in moleculen
kan een stof veranderen of ook snel naar een beste stof gaan. Bv
minder lipofiel.
We testen 100 moleculen op de R positie om te kijken welke t
beste is.
Farmacolische eigenschappen:
- Affiniteit
- residence time
- Agonism/antagonism /inverse agonisme
- Potentie/ Effectiviteit
- Orthosterisch/allosterisch
Farmacologie
L +RLR (evenwicht reactie)
Ki: affiniteit. We halen eruit als een stof goed is
geformuleert; we kunnen zien dat een deel
molecuul stuwende is en de andere niet.
SAR structuur activiteit relatie /SKR structuur kinetiek relatie.
,Ligand interactie kwantificatie:
- Kan ook 3D QSAR
- Modeling
Hoe kunnen we met een computermodel zo een soort relatie opstellen zodat we betere
moleculen kunnen ontwerpen?
Eiwt structuur
- Crystal structuur
- Cryo- EM structuur
- Homology model
Informatics : we hebben de stof ontworpen en getest en de data in de computer bekeken. En
kijken wat kunnen we als vervolgstap doen
- Structuur gebaseerde methode
Moleculaire modeling, vrije energie perturbatie
Docking
- Big data for preciesie medicijnen
Cheminformatics
Bioinformatics
Data mining
Thema 1. Drug targets
Adenosine receptoren en hun liganden
Adenosine zijn G eiwit gekoppelde receptoren die interessant zijn, omdat heel veel
medicijnen grijpen aan op gpcr’s.
Verschillende targets eiwitten:
- Enzymen
- Ion kanalen
- Transport proteïnen
- Nuclear receptor
- G-proteïne gecoupled receptoren: bijna 1/3 van alle drugs hebben deze target, dit een
validatie voor ons dat we beter moeten bestuderen.
GPCRsuperfamily : 800 genen in het humaan genoom
Klasse A (grootste klas, wat simpler)
- Olfactory receptoren
- Drug like receptoren (rhodopsin-like)
Klasse B
- - adhesie receptoren
- Secretin like receptoren
Klasse C
- Venus fly trap domain
Andere
,Klasse A receptoren.
Het gedeelte in het membraan gaat 7 keer door het membraan, vandaar transmembraan
GPCR. C terminus aan het binnen kant van de cel en een N terminus aan de buitenkant. Er zit
een allosterische binder erbij die soms werkt/ een effect heeft en kan overal in de cel zitten.
Orthosterische binder zit meestal aan de buiten kant.
Klasse B
Een lange n terminus staart en daar zit de orthosteriche binder. En de
allosteriche kan overal zitten.
Klasse C
Een nog langere n terminus staart waar ook de orthosteriche binder is.
Het zit hier vaak in dimeren en zijn het 2 van de receptoren waar 2 liganden
aan moeten binden om een signaal te kunnen genereren. En de allosterische
binder kan overal zijn.
Algemeen van een GPCR
Het de receptor bindt ook een trimeer van Geiwitten. Alpha, en gamma subunit
en deze kunnen ook onderling verschillen.
Afhankelijk van de G-eiwit wordt een type effector eiwit aangesproken:
- Adenylate cyclase
- Fosfolipase C
- Ionkanalen
Ligand activeert en de receptor veranderd van conformatie. Een verandering aan
de binnenkant van de cel zorgt dat de alpha naar de effector eiwit(enzym). Het
ligand kan dissociëren en de g-eiwit unit worden weer als een gebonden aan de binnenkant
van de receptor.
Maar er zijn liganden die binden en niet activeren, antagonist. Als de affiniteit van de agonist
veel hoger is dan die van de antagonist dan ondergaan ze competitie en kan je wel activatie
krijgen.
Effecten van receptor modulatie
Cafeïne lijkt op adenine (nucleobase) en is een antagonist voor de adenosine receptoren.
Cafeïne bindt aan dezelfde receptor alleen activeert hij niets.
Adenosine reptoren
- Klasse A GPCR
Klasse A bindt aan verschillende G eiwitten maar voornamelijk Alpha S stimuleert en alpha-i
inhibeert. De S stimuleert de productie van cAMP en alpha I inhiberen de cAMP. Atp
cAMP mbv AC katalysatie en cyclyseert.
Subtypes:
- A3 en A1 zijn alpha I
- A2A, A2B zijn G alpha-S
Adenosine A1 receptor
GPCR zijn niet enorme eiwitten en is 326 aminozuren.
Liganden: cafeïne en adenosine
, Cafeïne is een antagonist en voor de A1 receptoren hebben we DPCPX, die lijkt op cafeïne.
DPCPX werd gemaakt door een variatie te maken.
Met adenosine wordt CPA gemaakt, door op de N aan de rechterkant een cyclopentyl aan te
zetten. 2 verschillende stoffen die beide een cyclopentyl hebben en dat kan een reden zijn hoe
stoffen binden aan een A1 receptor.
3D stuctuur
3D van adenosine kan je zien hoe iets ruimtelijk eruit is.
We kijken naar de elektronen dichtheid om de pos en neg delen te zien.
Dichtheid
Rood= negatieve lading
Blauw positieve lading
Zo kunnen we zien hoe moleculen met andere interacteren. En hoe de
aminoresidue bindt in de receptor.
Dichtheid map: gebaseerd op een dipoolmoment, elektronen dichtheid en
gecombineerde lading distributie.
Water: de elektronen liggen meer op de O molecuul omdat het een groteren
elektronen negativiteit heeft.
CPA: het is negatief bij de N atomen. En de cyclopentyl in ongeladen en
super lipofiel. Maar blijkt meer groen te zien en lijkt niet meer mis te zijn.
DPCPX: de NH is sterk positief. De O atomen op de xanthine ring zijn neg (O=). De
propylen hebben geen lading.
Standard model of overlap (lading
distributie)
Er is een overlap gecreerd, we leggen de
stikstoffen op elkaar en de adeninen en
xanthine ringen liggen op elkaar. De
cyclopentyl van DPCPX is rechts en van CPA
ophoog.
Maar nu de ladingen op elkaar.
Dan treden er foute dingen op.
In de DPCPX zien we bij de sterke neg lading
van de O= . Op CPA zien we iets
ongeladen/lipofiel zitten.
Er is een clash: als de receptor goed bindt aan CPA en de CPA had
een negatieve N. dan zal de receptor daar iets positiefs hebben. En bij
de DPCPX op dezelfde plek plakken en daar zit een sterk positieve
groep gaat t clashen. Elektronen dichtheid
Flipped model
De ringen zitten opgestapeld op elkaar maar de andere op zn kop.
Nu steekt de propyl groep omhoog van DPCPX. Voordeel: het
lijk logisch op papier en bij de lading distributie in 3D is beter.
Logische manier van overlapping, maar er zit nog steeds een
kleine clash in.
Design en synthese/ ontwerp en synthese
Het gaat om het bekijken van een organische moleculen en het maken van de moleculen op
een manier dat we geneesmiddelen produceren dat ze door de mens kunnen worden
ingenomen.
Molecuul eigenschappen zijn wat de affiniteit/ binding sterker maakt. We passen een
molecuul om effectiever te zijn dan gaan we van HIT naar LEAD moleculen.
Fase 1: testen meestal bij dierproeven waarbij we kijken als een stof stabiel of als het een
effect heeft.
Fase2: in gezonde vrijwilligers testen.
En uiteindelijk kom je met een doel medicijn. Al deze processen zijn duur hoe verder je gaat
in het proces hoe duurder. En hoe verder je gaat hoe minder stoffen je hebt om van te kiezen,
dus specifieker worden van het geneesmiddel.
Receptoren GPCR
Een ligand bindt aan de buitenkant en aan de binnenkant gaat de ⍺ subunit los zitten en aan
een ander eiwit bindt wat een cellulaire response oplevert en een 2nd messenger moleculen
Hoe werkt t? Waarom werkt t? En hoe kan t beter?
Ligand interactie:
- Elektronisch (polair interactie)
- Lipofiel (LogP)
- Sterische eigenschappen.
Chemistry
En zo kunnen we ook kiezen welke atomen/molekulen komt bij
bv een aromatische ring. De verschillende keuze in moleculen
kan een stof veranderen of ook snel naar een beste stof gaan. Bv
minder lipofiel.
We testen 100 moleculen op de R positie om te kijken welke t
beste is.
Farmacolische eigenschappen:
- Affiniteit
- residence time
- Agonism/antagonism /inverse agonisme
- Potentie/ Effectiviteit
- Orthosterisch/allosterisch
Farmacologie
L +RLR (evenwicht reactie)
Ki: affiniteit. We halen eruit als een stof goed is
geformuleert; we kunnen zien dat een deel
molecuul stuwende is en de andere niet.
SAR structuur activiteit relatie /SKR structuur kinetiek relatie.
,Ligand interactie kwantificatie:
- Kan ook 3D QSAR
- Modeling
Hoe kunnen we met een computermodel zo een soort relatie opstellen zodat we betere
moleculen kunnen ontwerpen?
Eiwt structuur
- Crystal structuur
- Cryo- EM structuur
- Homology model
Informatics : we hebben de stof ontworpen en getest en de data in de computer bekeken. En
kijken wat kunnen we als vervolgstap doen
- Structuur gebaseerde methode
Moleculaire modeling, vrije energie perturbatie
Docking
- Big data for preciesie medicijnen
Cheminformatics
Bioinformatics
Data mining
Thema 1. Drug targets
Adenosine receptoren en hun liganden
Adenosine zijn G eiwit gekoppelde receptoren die interessant zijn, omdat heel veel
medicijnen grijpen aan op gpcr’s.
Verschillende targets eiwitten:
- Enzymen
- Ion kanalen
- Transport proteïnen
- Nuclear receptor
- G-proteïne gecoupled receptoren: bijna 1/3 van alle drugs hebben deze target, dit een
validatie voor ons dat we beter moeten bestuderen.
GPCRsuperfamily : 800 genen in het humaan genoom
Klasse A (grootste klas, wat simpler)
- Olfactory receptoren
- Drug like receptoren (rhodopsin-like)
Klasse B
- - adhesie receptoren
- Secretin like receptoren
Klasse C
- Venus fly trap domain
Andere
,Klasse A receptoren.
Het gedeelte in het membraan gaat 7 keer door het membraan, vandaar transmembraan
GPCR. C terminus aan het binnen kant van de cel en een N terminus aan de buitenkant. Er zit
een allosterische binder erbij die soms werkt/ een effect heeft en kan overal in de cel zitten.
Orthosterische binder zit meestal aan de buiten kant.
Klasse B
Een lange n terminus staart en daar zit de orthosteriche binder. En de
allosteriche kan overal zitten.
Klasse C
Een nog langere n terminus staart waar ook de orthosteriche binder is.
Het zit hier vaak in dimeren en zijn het 2 van de receptoren waar 2 liganden
aan moeten binden om een signaal te kunnen genereren. En de allosterische
binder kan overal zijn.
Algemeen van een GPCR
Het de receptor bindt ook een trimeer van Geiwitten. Alpha, en gamma subunit
en deze kunnen ook onderling verschillen.
Afhankelijk van de G-eiwit wordt een type effector eiwit aangesproken:
- Adenylate cyclase
- Fosfolipase C
- Ionkanalen
Ligand activeert en de receptor veranderd van conformatie. Een verandering aan
de binnenkant van de cel zorgt dat de alpha naar de effector eiwit(enzym). Het
ligand kan dissociëren en de g-eiwit unit worden weer als een gebonden aan de binnenkant
van de receptor.
Maar er zijn liganden die binden en niet activeren, antagonist. Als de affiniteit van de agonist
veel hoger is dan die van de antagonist dan ondergaan ze competitie en kan je wel activatie
krijgen.
Effecten van receptor modulatie
Cafeïne lijkt op adenine (nucleobase) en is een antagonist voor de adenosine receptoren.
Cafeïne bindt aan dezelfde receptor alleen activeert hij niets.
Adenosine reptoren
- Klasse A GPCR
Klasse A bindt aan verschillende G eiwitten maar voornamelijk Alpha S stimuleert en alpha-i
inhibeert. De S stimuleert de productie van cAMP en alpha I inhiberen de cAMP. Atp
cAMP mbv AC katalysatie en cyclyseert.
Subtypes:
- A3 en A1 zijn alpha I
- A2A, A2B zijn G alpha-S
Adenosine A1 receptor
GPCR zijn niet enorme eiwitten en is 326 aminozuren.
Liganden: cafeïne en adenosine
, Cafeïne is een antagonist en voor de A1 receptoren hebben we DPCPX, die lijkt op cafeïne.
DPCPX werd gemaakt door een variatie te maken.
Met adenosine wordt CPA gemaakt, door op de N aan de rechterkant een cyclopentyl aan te
zetten. 2 verschillende stoffen die beide een cyclopentyl hebben en dat kan een reden zijn hoe
stoffen binden aan een A1 receptor.
3D stuctuur
3D van adenosine kan je zien hoe iets ruimtelijk eruit is.
We kijken naar de elektronen dichtheid om de pos en neg delen te zien.
Dichtheid
Rood= negatieve lading
Blauw positieve lading
Zo kunnen we zien hoe moleculen met andere interacteren. En hoe de
aminoresidue bindt in de receptor.
Dichtheid map: gebaseerd op een dipoolmoment, elektronen dichtheid en
gecombineerde lading distributie.
Water: de elektronen liggen meer op de O molecuul omdat het een groteren
elektronen negativiteit heeft.
CPA: het is negatief bij de N atomen. En de cyclopentyl in ongeladen en
super lipofiel. Maar blijkt meer groen te zien en lijkt niet meer mis te zijn.
DPCPX: de NH is sterk positief. De O atomen op de xanthine ring zijn neg (O=). De
propylen hebben geen lading.
Standard model of overlap (lading
distributie)
Er is een overlap gecreerd, we leggen de
stikstoffen op elkaar en de adeninen en
xanthine ringen liggen op elkaar. De
cyclopentyl van DPCPX is rechts en van CPA
ophoog.
Maar nu de ladingen op elkaar.
Dan treden er foute dingen op.
In de DPCPX zien we bij de sterke neg lading
van de O= . Op CPA zien we iets
ongeladen/lipofiel zitten.
Er is een clash: als de receptor goed bindt aan CPA en de CPA had
een negatieve N. dan zal de receptor daar iets positiefs hebben. En bij
de DPCPX op dezelfde plek plakken en daar zit een sterk positieve
groep gaat t clashen. Elektronen dichtheid
Flipped model
De ringen zitten opgestapeld op elkaar maar de andere op zn kop.
Nu steekt de propyl groep omhoog van DPCPX. Voordeel: het
lijk logisch op papier en bij de lading distributie in 3D is beter.
Logische manier van overlapping, maar er zit nog steeds een
kleine clash in.
