Frydenvang, Karla Andrea

Gajhede, Michael

Kastrup, Jette Sandholm Jensen

Naur, Peter

Danish

Copenhagen University Research Information System

u n i ve r s i t y  o f  co pe n h ag e n  Københavns UniversitetAt være eller ikke være en antagonistFrydenvang, Karla Andrea; Naur, Peter; Gajhede, Michael; Kastrup, Jette Sandholm JensenPublished in:LægemiddelforskningPublication date:2009Document versionOgså kaldet Forlagets PDFCitation for published version (APA):Frydenvang, K. A., Naur, P., Gajhede, M., & Kastrup, J. S. J. (2009). At være eller ikke være en antagonist.Lægemiddelforskning, 43-45.Download date: 02. Feb. 20204 3d e t  f a r m a c e u t i s k e  f a k u l t e t ,  k ø b e n h a v n s  u n i v e r s i t e tAt være eller       ikke være enAntagonisten der i virkeligheden er en agonist – og som opfører sig, som var den begge dele. Et dansk-ameri-kansk samarbejde søger at klarlægge, hvorfor en ana-log syntetiseret med udgangspunkt i et giftstof fra en tropisk marin svamp opfører sig så usædvanligt.Af Karla Frydenvang, Peter Naur, Michael Gajhede og  Jette Sandholm KastrupI 2006 blev vi kontaktet af en amerikansk forsker fra et uni-versitet i Chicago om samarbejde vedrørende stofferne dy-siherbain og MSVIII-19. De mente, at disse to stoffer virker som henholdsvis en agonist og en antagonist på ionotrope glutamatreceptorer i centralnervesystemet. Ofte er antago-nister større molekyler end agonister, og det vakte straks vo-res interesse, at det omvendte så ud til at være tilfældet her. Vores forskningsresultater viste da også, at MSVIII-19 slet ikke var en antagonist men derimod en såkaldt svag partiel agonist.Ionotrope glutamatreceptorerGlutamat er et af hjernens vigtigste signalstoffer, som påvir-ker stort set alle nerveceller i centralnervesystemet. Signal-stoffet aktiverer nervecellerne ved at binde sig til glutamat- receptorer, der sidder i cellemembranen. En tilstrækkelig glutamat-stimulering af receptorerne er af afgørende be-tydning for, at hjernen fungerer normalt. En vigtig klasse af glutamatreceptorer er de ionotrope glutamatreceptorer, der medvirker til hurtig overførsel af information mellem nerve-celler. Disse receptorer danner ligandaktiverede ionkanaler.Naturstoffer er ofte lead stofferKainat-receptorer danner en underklasse af ionotrope gluta-matreceptorer. Disse receptorer har vist sig at binde en ræk-ke naturstoffer. Et eksempel er naturstoffet dysiherbain, som er et giftstof (toxin) fra den marine svamp Dy-sidea herbacea. Med udgangspunkt i dysiher-bain er der blevet syntetiseret en række analoger, deriblandt stoffet MSVIII-19. Denne analog er forskellig fra dysiher-bain ved at mangle de to funktionelle grupper på det seks-ledede ringsystem. Funktionelle studier har vist, at dysiher-bain er en potent agonist på kainat-receptoren GluR5, mens MSVIII-19 tidligere er rapporteret som værende en potent antagonist på GluR5. Det er usædvanligt, at en antagonist er et mindre molekyle end en agonist med næsten samme struktur. Ofte blokerer antagonister netop aktiveringen af receptorerne ved at indeholde en stor rumlig gruppe, som vil forhindre den del af receptoren, som binder ligander, i at lukke sammen om liganden. Dermed forhindres det, at re-ceptoren antager den aktive form, hvor ionkanalen er åben.Tre-dimensionel struktur viser uventet resultatFor at forstå forskellen i aktivitet af dysiherbain og MSVIII-19, henvendte en amerikansk forskningsgruppe ved et univer-sitetet i Chicago sig til os. Vi har nemlig siden 2004 været i stand til at producere en opløselig form af den del af GluR5-receptoren, som binder ligander, samt at bestemme tre-di-mensionelle strukturer af opløseligt GluR5 med forskellige ligander bundet. De foreslog os at indgå i et samarbejde, hvor vores bidrag bestod i at krystallisere og bestemme den tre-dimensionelle struktur af GluR5 med henholdsvis dysiher-bain og MSVIII-19 bundet til receptoren. En krystalstruktur af en receptor med en ligand giver mulighed for at studere vek-selvirkningen mellem receptor og ligand i detaljer. En sådan struktur kunne måske forklare, hvorfor MSVIII-19 opfører sig som en antagonist. Vi fik krystaller af GluR5 med begge stof-fer, og efter opsamling af røntgendiffraktionsdata kunne vi antagonist4 4 l æ g e m i d d e l f o r s k n i n g  –  2 0 0 9bestemme de to strukturer. Analysen af strukturerne gav et overraskende resultat. Det viste sig nemlig, at de to struktu-rer var meget ens. Det vil sige, at receptoren lukkede sig lige meget sammen om stoffet MSVIII-19 som om agonisten dy-siherbain. MSVIII-19 er et usædvanligt stofMed denne oplysning fortsatte forkningsgruppen i Chicago med de funktionelle studier af de to stoffer. Under disse stu-dier viste det sig, at meget høje koncentrationer af MSVIII-19 faktisk kan aktivere receptoren, og dermed er der tale om en meget svag agonist. Den maksimale effekt af MSVIII-19 i forhold til effekten af glutamat er dog kun ca. 15%, og MSVIII-19 kan derfor karakteriseres som en partiel agonist. MSVIII-19 er et meget usædvanligt stof, da den har en høj bindingsaffinitet (i nM-området), men der kræves en høj koncentration af stoffet for at aktivere receptoren (potens i µM-området). Denne observation kan måske forklare, hvor-for det i starten blev antaget, at forbindelsen var en antago-nist. Når MSVIII-19 binder så effektivt til receptoren, så op-tager stoffet pladsen for glutamat samtidig med, at det kun i meget ringe grad kan aktivere receptoren. Stoffet kommer dermed til at fremstå som en antagonist.Vi forstår dog stadig ikke, hvorfor receptoren lukker helt sammen om stoffet MSVIII-19. Da der er tale om en par-tiel agonist, ville vi ved sammenligning med tidligere studier forvente, at receptoren kun skulle lukke delvis. Disse over-raskende resultater har fornyligt resulteret i, at en forsk-ningsgruppe ved et tredje universitet vil kaste sig ud i at undersøge, hvordan vores GluR5-protein binder stoffet MSVIII-19, når det er i vandig opløsning. DysiDea herbaceaOOHHH3NOOOOOOHHHOH3NNH2OOOOSynteseEkstrationDen marine svamp Dysidea Herbacea har vist sig at indeholde et naturstof, dysiherbain, som binder til den ionot-rope glutamatreceptor GluR5. Med udgangspunkt i den kemiske formel af dysiherbain er der blevet syntetise-ret analoge stoffer. Et eksempel på en sådan analog er stoffet MSVIII-19. msviii-19dysiherbain4 5d e t  f a r m a c e u t i s k e  f a k u l t e t ,  k ø b e n h a v n s  u n i v e r s i t e tPh.d. Karla Frydenvang er lektor på Institut for MedicinalkemiPh.d. Peter Naur er postdoc på Institut for MedicinalkemiPh.d. Michael Gajhede er professor på Institut for MedicinalkemiErhvervsforsker, cand.pharm. Jette Sandholm Kastrup er professor på Institut for MedicinalkemiGennem de seneste 10 år er der opnået en ret detaljeret forståelse af de ionotrope glutamatreceptorers struktur og funktion. Denne forståelse er primært opnået ved at bestemme røntgenstrukturer af en opløselig form af den del af receptoren, som binder ligander. Ved stimulering af recep-toren med en agonist, fx neurotransmitteren glutamat, luk-ker receptoren sig fuldstændig sammen om liganden (figur øverst til højre). Herved sker der en ændring af receptorens form, der fører til åbning af ionkanalen og dermed aktivering af receptoren. Antagonister virker derimod som en stopklods og blokerer herved for aktivering af receptoren (figur øverst til venstre). Nederst er vist strukturen af kainat-receptoren GluR5 med en antagonist bundet (venstre) og med stoffet MSVIII-19 bundet (højre). Læk mærke til, hvordan receptoren lukker sig sammen om MSVIII-19, hvilket den ikke gør om antagonisten.antagonist bundetionKanal luKKetagonist bundetionKanal åben

At være eller ikke være en antagonist

https://curis.ku.dk/ws/files/16785211/Antagonist.pdf

At være eller ikke være en antagonist

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Copenhagen University Research Information System