Synthesis of aminofunctionalized hydrotalcite-like materials as drug carriers

Celem pracy była synteza funkcjonalizowanego grupą aminopropylową warstwowego krzemianu magnezu oraz zbadanie możliwości wykorzystania tego materiału jako nośnika leków. Stosowalność AMP jako nośnika badano przez sprawdzenie jego wpływu na farmakokinetykę uwalniania teofiliny. AMP syntezowano metodą zol-żel w jednoetapowym procesie. Oddziaływania z lekiem oraz strukturę kompozytu i nośnika potwierdzono poprzez wykonanie widm w podczerwieni, pomiarów XRD oraz zdjęć skaningowym mikroskopem elektronowym. Zawartość leku w kompozycie oceniono przez wykonanie uwalniania całkowitego do roztworu SBF trwającego 5 dni. Wyniki uwalniania leku w komorze Franza do buforów PBS oraz roztworu Gamble’a ukazują kilkukrotny wzrost prędkości uwalniania oraz brak efektu nagłego skoku stężenia leku w roztworze.The aim of the work was to synthesize aminopropyl functionalized layered magnesium silicate (AMP) and to evaluate its properties for potential application as a drug carrier. AMP was synthesized by a sol-gel method in a one-step process and intercalated with theophylline. Interactions between the drug and the AMP structure in the composite were evaluated by FTIR, XRD measurements and scanning electron microscopy. The content of the drug in the composite was assessed by complete release to a SBF solution. Pharmacokinetics was investigated by the release of the drug in the Frantz cells to PBS buffer and Gamble's solution. Significant decrease in the release rate without burst release was observed. The release curves were fitted according to the Korsmeyer-Peppas release model

Investigation of the mechanism of selective functionality of 5-HT7 receptor ligands by in silico methods

Receptory sprzężone z białkiem G stanowią jedną z najliczniejszych superrodzin białek w żywych organizmach. Leki celowane w tę grupę receptorów stanowią około 50% całego rynku farmaceutycznego. Szczególnym zainteresowaniem cieszą się receptory serotoninowe; najstarsza rodzina wśród receptorów rodziny rodopsynowej, która stanowi część superrodziny GPCR. Choroby związane z zaburzeniami funkcjonowania w obrębie receptorów serotoninowych stanowią istotny problem cywilizacyjny. Nie wszystkie receptory serotoninowe zostały wykrystalizowane, przez co do projektowania leków celujących w tę rodzinę białek konieczne jest stosowanie modeli homologicznych bazujących na strukturach białek zbliżonych funkcją i budową do wybranego receptora. Jednym ze słabiej zbadanych receptorów jest receptor 5-HT7. Obecne na rynku leki celowane w receptory 5-HTx wywołują szereg efektów niepożądanych, co związane jest z aktywacją bądź inhibicją wielu ścieżek sygnalizacyjnych powiązanych z danym receptorem. Obecnie coraz częściej pojawiają się substancje selektywne funkcjonalnie – zdolne do aktywacji wyłącznie wybranej ścieżki sygnalizacyjnej.Aby podjąć próbę zbadania selektywnej funkcjonalności agonistów receptora 5HT7 porównano dostępne modele receptora, model wykorzystywany przez zespół w poprzednich badaniach do selekcji związków aktywnych z modelem dostępnym w serwisie GPCRDB. Model dostępny w serwisie był lepiej ustrukturyzowany, dlatego zdecydowano się na wykorzystanie go w dalszych etapach badań. Przez zastosowanie narzędzi Glide Dock, Induced Fit Docking oraz Desmond Molecular Dynamic ustalono prawidłowe ustawienie ligandów w receptorze. W czasie badania modelu receptora w serwisie GPCRDB zmianie uległ szablon na którym zbudowano model receptora z białkiem G, dodatkowo białko G pozbawione było GDP. Porównano sekwencje kryształów dostępnych w PDB z sekwencją modelową oraz dostępną w serwisie UNIPROT. Wyselekcjonowany kryształ (6EG8) nałożono na strukturę modelu, a następnie zamieniono receptor z nową matrycą na receptor używany w początkowych etapach pracy magisterskiej. Wykonano 100 ns dynamikę układu, aby zbadać jego poprawność i poznać kluczowe oddziaływania. W wyniku badań zaobserwowano liczne interakcje pomiędzy helisą obecną w białku Gα, a aminokwasami receptora. Ciekawym zagadnieniem stało się zachowanie anionu chlorkowego w pobliżu miejsca wiążącego GDP. Następnie wykonano klastrowanie dynamiki, a do wyselekcjonowanego klastra przeprowadzono dokowanie 3 wyselekcjonowanych związków o wysokim powinowactwie z zastosowaniem protokołu IFD, a następnie ponownie zadokowano związki z użyciem narzędzia Glide. Na uzyskanych układach przeprowadzono 50 ns dynamiki molekularne w celu obserwacji zmian strukturalnych receptora wywołanych oddziaływaniem aminokwasów z ligandem.W trakcie pracy ukazał się nowy kryształy receptora 5HT1A wraz z heterotrimerami białek G (7E2Z), z których jeden z kryształów ukazywał prawdopodobny wpływ cząsteczki cholesterolu na kształt miejsca wiążącego ligand. Podjęto próbę budowy modelu z cholesterolem, jednak ze względów technicznych nie uzyskano jednoznacznych wyników.Niestety nie osiągnięto ostatecznie celu założonego w pracy magisterskiej. Uzyskano jednak model receptora z białkiem G, a także poznano część prawdopodobnie istotnych oddziaływań między aminokwasami receptora i modulatora.G protein-coupled receptors constitute one of the most abundant protein superfamilies in living organisms. Drugs targeting this group of receptors account for approximately 50% of the entire pharmaceutical market. Serotonin receptors are of particular interest; the oldest receptor family of the rhodopsin family, which is part of the GPCR superfamily. Diseases related to the impaired functioning of serotonin receptors constitute a significant civilization problem. Not all serotonin receptors have been crystallized, therefore, to design drugs targeting this family of proteins, it is necessary to use homologous models based on protein structures similar in function and structure to the selected receptor. One of the less studied receptors is the 5-HT7. Drugs targeting 5-HTx receptors on the market cause a number of side effects, which are related to the activation or inhibition of many signaling pathways associated with a given receptor. Currently, functionally selective substances are appearing more and more often - they can activate only a selected signaling path.To attempt to research of the selective functionality of 5HT7 antagonists, the available receptor models, and the model used by the team in previous studies to select active compounds were compared with the model available on the GPCRDB website. The model available on the service was better structured, so it was decided to use it in further stages of the research. By using the Glide Dock, Induced Fit Docking, and Desmond Molecular Dynamic tools, the correct setting of the ligands in the receptor was established. During the study of the receptor model on the GPCRDB website, the matrix on which the overall model of the receptor with the G protein was built, was changed, additionally, the G protein was missing the GDP. The sequences of crystals available in PDB were compared with the model sequence and sequence that was available on the UNIPROT website. The selected crystal (6EG8) was placed on the model structure, and then the receptor with the new template was replaced with the receptor used in the initial stages of the research. 100 ns-long molecular dynamics was performed to test its correctness and to learn key interactions. As a result of the research, numerous interactions between the helix present in the Gα protein and the receptor amino acids were observed. The behavior of the chloride anion near the GDP binding site has become an interesting issue. The dynamics clustering was then performed, and the 3 selected high-affinity compounds were docked to the selected cluster using the IFD protocol, and then the compounds were re-docked using the Glide. 50 ns-long molecular dynamics were performed on the obtained systems to observe structural changes in the receptor caused by the interaction of amino acids with the ligand.During the work, new crystal (7E2Z) of 5HT1A receptors appeared along with heterotrimers of G proteins, one of which showed the probable influence of the cholesterol molecule on the shape of the ligand-binding site. An attempt was made to build a model with cholesterol, but for technical reasons, unambiguous results were not obtained.Unfortunately, the goal of the master's thesis has not been fully achieved. However, a model of the receptor with the G protein was obtained, and some important interactions between the receptor and modulator amino acids were noted

A dual-acting 5-HT 6 receptor inverse agonist/MAO-B inhibitor displays glioprotective and pro-cognitive properties

International audienceThe complex etiology of Alzheimer's disease has initiated a quest for multi-target ligands to address the multifactorial causes of this neurodegenerative disorder. In this context, we designed dual-acting 5-HT6 receptor (5-HT6R) antagonists/MAO-B inhibitors using pharmacophore hybridization strategy. Our approach involved linking 5-HT6R scaffolds with aryloxy fragments derived from reversible and irreversible MAO-B inhibitors. The study identified compound 48 that acts as an inverse agonist of 5-HT6R at Gs signaling and an irreversible MAO-B inhibitor. Compound 48 showed moderate metabolic stability in rat microsomal assay and artificial membrane permeability, and it was well distributed to the brain. Additionally, 48 showed glioprotective properties in a model of cultured astrocytes using 6-OHDA as the cytotoxic agent. Finally, compound 48 (MED = 1 mg/kg, p.o.) fully reversed memory deficits in the NOR task induced by scopolamine in rats. A better understanding of effects exerted by dual-acting 5-HT6R/MAO-B modulators may impact the future development of neurodegenerative-directed treatment strategies