Bindungstopografie allosterisch/orthosterischer Hybridagonisten an M₂-Acetylcholinrezeptoren

Abstract

Muskarinische Acetylcholinrezeptoren besitzen neben der konventionellen, orthosterischen Bindungsstelle für Liganden wie den endogenen Agonisten Acetylcholin oder den Antagonisten N-Methylscopolamin ein weiteres spezifisches Haftareal, die allosterische Bindungsstelle. Allosterische Modulatoren vom Alkan-Bisammonium-Typ mit den Leitsubstanzen W84 und Naphmethonium zeichnen sich in der Regel durch eine M₂-Präferenz der Bindung aus. Ein neuer Ansatz, um zu Subtyp-selektiven Agonisten an Muskarinrezeptoren zu gelangen, besteht in der Entwicklung von allosterisch/orthosterischen Hybridliganden, die in der Lage sein könnten, gleichzeitig an die allosterische und orthosterische Bindungsstelle zu binden. Im Arbeitskreis von Prof. Dr. M. De Amici (Universität Mailand) sind in Kooperation mit Prof. Dr. U. Holzgrabe (Universität Würzburg) Hybridsubstanzen aus den allosterischen Modulatoren W84 bzw. Naphmethonium und dem orthosterischen Agonisten Iperoxo synthetisiert worden. Sowohl das W84-artige Hybrid DDT-5 als auch das Naphmethonium-artige Hybrid MMH5-6 hatten sich, wie auch Iperoxo, in funktionellen Experimenten als Vollagonisten an Muskarinrezeptoren erwiesen. <br /> Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Bindungstopografie der Hybridsubstanzen DDT-5 und MMH5-6 an M₂-Rezeptoren auf molekularer Ebene untersucht. In Radioligand-Bindungsstudien mit dem Radioantagonisten [³H]N-Methylscopolamin ([³H]NMS) wurde geprüft, ob DDT-5 und MMH5-6 bei der Bindung mit Epitopen der allosterischen Bindungsstelle und mit dem orthosterischen Epitop M₂¹⁰⁴Tyrosin interagieren. <br /> Punktmutationen im Bereich der allosterischen Bindungsstelle bewirkten einen Affinitätsverlust der Hybridsubstanzen DDT-5 und MMH5-6. Befunde mit Punktmutanten des orthosterischen Epitops M₂¹⁰⁴Tyrosin belegten eine Bedeutung des Phenylrings dieses Epitops für die Bindung von DDT-5 bzw. MMH5-6. Die Affinität der Hybridsubstanzen war somit abhängig von allosterischen Epitopen und von M₂¹⁰⁴Tyrosin im Bereich der orthosterischen Bindungsstelle. <br /> Die Befunde zur Bindungstopografie des DDT-5 bzw. MMH5-6 an M₂-Rezeptoren zeigen, dass es sich um Hybridliganden handelt, die an die allosterische und orthosterische Bindungsstelle gleichzeitig binden können. Das Konzept der allosterisch/orthosterischen Hybridliganden bietet eine Perspektive zur Entwicklung von Subtyp-selektiven Agonisten an muskarinischen Acetylcholinrezeptoren.