Entwicklung eines schnellen Assays zur Findung von Substraten und Inhibitoren der mitochondrialen Amidoxim-reduzierenden Komponente (mARC)

Die mitochondriale Amidoxim-reduzierende Komponente (mARC) ist das vierte im Menschen identifizierte Molybdoenzym. Mithilfe von Cytochrom b5 und der NADH-abhängigen Cytochrom b5 Reduktase, kann es eine Vielzahl von endogenen und xenogenen N-oxygenierten Verbindungen reduzieren. Die physiologische Funktion von mARC ist noch nicht voll umfassend aufgeklärt. Jedoch ist mARC hoch konserviert in allen getesteten Säugetiergenomen und konnte bislang mit der Entgiftung von N-oxygenierten Nucleosiden, der NO Homöostase sowie den Lipidstoffwechsel in Verbindung gebracht werden. Zudem spielt mARC eine wichtige Rolle bei der Reduktion von verschiedenen funktionellen Gruppen mit N-O-Bindung, welche auch in einer Vielzahl von Arzneistoffen und Arzneistoffkandidaten vorkommen bzw. als Metaboliten durch CYP450 gebildet werden. In dieser Arbeit ist es gelungen einen schnellen NADH-Assay zu etablieren, der zur Findung von neuen Substraten und Inhibitoren mit einem sehr viel höheren Durchsatz als vergleichbare HPLC-Methoden in der Lage ist. Nach erfolgreicher Validierung und Kopplung mit einer LC-MS-Methodik konnten so über 50 Substanzen mithilfe einer Kombination von unterschiedlichen Methoden näher untersucht werden. Dabei wurden erstmals die Reduktion von anderen Bindungstypen nachgewiesen. Ein bislang nicht beschriebener Schritt der Toxifizierung von Pyrrolizidinalkaloiden wurde durch die neuen Methoden mit mARC in Verbindung gebracht. Auch in dem Feld des Arzneistoffmetabolismus konnten neue Erkenntnisse gesammelt werden. So wurden mit Hydroxyharnstoff und Zileuton, Hydroxyharnstoffe als neue funktionelle Gruppe identifiziert, welche durch mARC reduziert werden. Anhand dieser teils über mehr als 60 Jahre angewendeten Arzneistoffe konnte zudem gezeigte werden, wie die Einführung von Substituenten die Reduktion beeinflusst. Erstmalig ist es gelungen, einen mARC1-selektiven Inhibitor zu finden. Durch diese Arbeit öffnen sich vielfältige neue interessante Felder für die mARC-Forschung. Es kann daran gearbeitet werden, einen Hemmstoff für mARC1 weiter zu entwickeln und es können neue und zudem nicht nur N-O-haltige funktionelle Gruppen für die mARC-abhängige Reduktion in Betracht gezogen werden. Der entwickelte Assay ermöglich es, in den frühen Phasen der Arzneistoffentwicklung eine Untersuchung des mARC-abhängigen Metabolismus durchzuführen

A Novel Prodrug of a nNOS Inhibitor with Improved Pharmacokinetic Potential

Under different pathological conditions, aberrant induction of neuronal nitric oxide synthase (nNOS) generates overproduction of NO that can cause irreversible cell damage. The aim of this study was to develop an amidoxime prodrug of a potent nNOS inhibitor, the benzhydryl acetamidine. We synthesized the benzhydryl acetamidoxime, which was evaluated in vitro to ascertain the potential NOS inhibitory activity, as well as conducting bioconversion into the parent acetamidine. The prodrug was also profiled for in vitro physicochemical properties, by determining the lipophilicity, passive permeation through the human gastrointestinal tract and across the blood-brain barrier by PAMPA, and chemical, enzymatic, and plasma stability. The obtained data demonstrate that the amidoxime prodrug shows an improved pharmacokinetic profile with respect to the acetamidine nNOS inhibitor, thus suggesting that it could be a promising lead compound to treat all those pathological conditions in which nNOS activity is dysregulated

Investigation of advanced electron bunch generation and diagnostics in the BOND laboratory at DESY

Laser driven plasma wakefield accelerators have been explored as a potential compact, reproducible source of relativistic electron bunches, utilising an electric field of many GV/m. Control over injection of electrons into the wakefield is of crucial importance in producing stable, mono-energetic electron bunches. Density tailoring of the target, to control the acceleration process, can also be used to improve the quality of the bunch. By using gas jets to provide tailored targets it is possible to provide good access for plasma diagnostics while also producing sharp density gradients for density down-ramp injection. OpenFOAM hydrodynamic simulations were used to investigate the possibility of producing tailored density targets in a supersonic gas jet. Particle-in-cell simulations of the resulting density profiles modelled the effect of the tailored density on the properties of the accelerated electron bunch. Here, we present the simulation results together with preliminary experimental measurements of electron and x-ray properties from LPWA experiments using gas jet targets and a 25 TW, 25 fs Ti:Sa laser system at DESY