Strukturmodellierung und Docking. Gen: Zebrafink XP_002187388

Abschlussprotokoll im Praktikum Molecular Modelling 2014

Internship Report , 2014 , 21 Pages , Grade: 1.0

Chemistry - Organic Chemistry

Im Zuge der folgenden Arbeit wird aus der bekannten Aminosäuresequenz eines bisher unbekannten Opioid-Rezeptors des Zebrafinken ein Modell erstellt, an welchem die Bindung von Agonisten und Antagonisten modelliert und anschließend bewertet werden.

Die Verwendung von schmerzlindernden Substanzen (Analgetika) ist eine der ältesten medizinischen Behandlungen von Patienten. Bereits im 16. Jahrhundert untersuchte Paracelsus in Feldversuchen die Wirkung entsprechender Pflanzen, wie Johanneskraut. War man damals noch auf die Pflanzen selbst angewiesen, ist es heute möglich die bioaktiven Substanzen oft im Labor zu synthetisieren und deren genauen Wirkmechanismus zu bestimmen. Die moderne Klassifizierung der Analgetika ist die, der Opioide und Nicht-Opioide. Nichtopioide wirken über die Hemmung von Cyclooxygenasen und Opioide über die Opiodrezeptoren, sodass beide die wirkungsvolleren Arzneimittel darstellen. Die Opioidrezeptoren lassen sich in die μ-, κ- und δ-Rezeptoren unterteilen, wobei die μ- und κ-Rezeptoren für die analgetische Wirkung verantwortlich sind. Diese Rezeptoren sind GPCRs (G-Protein Coupled Receptors), die als charakteristisches strukturelles Merkmal sieben Transmembranhelices besitzen. Am intrazellulären Loop 3, dieser verbindet TM5 mit TM6, bindet bei Aktivierung des Rezeptors das G-Protein und induziert somit eine Signalkaskade.

Inhalt

1 Einleitung

2 Erstellung des Modells eines Opioid-Rezeptors sowie Simulation der Bindung von Agonis-ten und Antagonisten
2.1 Sekundärstrukturanalyse
2.1.1 Sequenzalignment, Scoring Funktion, Scoring Matrix
2.1.2 Unterschied lokales – globales Alignment
2.1.3 Betrachtung der Aminosäuresequenz sowie Vorhersage der Sekundärstruktur
2.1.4 Erstellung einer Vorhersage für transmembrane Proteine mithilfe von Transmem
2.1.5 Erstellung eines Sequenzalignments von 2RH1 und 4DKL
2.1.6 Erstellung eines Sequenzalignments von 4DKL sowie 2IQO (transmembraner Teil eines GPCRs)
2.2 Homologiemodell
2.2.1 paarweises und multiples Alignment
2.2.2 + 2.2.3 Unterschied von BLAST produzierten Alignments und multiplem Alignment sowie Funktionsweise von BLAST
2.2.4 Beschreibung des Ramachandran-Plots
2.2.5 Schwierigkeit der Erstellung eines Homologiemodells für ein TM-Protein
2.2.6 Vergleich der Sequenz des Rezeptors des Zebrafinken und von 4DKL
2.2.7 Erstellung eines multiplen Sequenz- und Strukturalignment mithilfe von BLAST
2.2.8 Erstellung von Homologiemodellen der drei Templates
2.2.9 Berechnung der RMSD-Werte ausgehend von den Homologiemodellen und den Templates
2.2.10 Evaluierung und Verbesserung des Homologiemodells
2.3 Docking
2.3.1 Zwei Bestandteile des molekularen Dockings
2.3.2 Unterschied zwischen starrem und flexiblem Docking
2.3.3 Probleme und Ursachen beim Docking
2.3.4 Berechnungen mithilfe der Scoring-Funktion
2.3.5 Aufbau der PLP-Funktion
2.3.6 Kürzung des Terminus bei Met-Enkephalin
2.3.7 Docking eines Agonisten mit anschließender Dynamiksimulation und darauffolgendem Vergleich der Strukturen
2.3.8 Gedockte Positionen stimmen schlecht mit der Kristallstruktur überein - Darlegung bestimmter Berücksichtigungen
2.3.9 Selektivität von Naltrindole
2.3.10 Feedback

3 Literatur

• College: Friedrich-Alexander University Erlangen-Nuremberg (Theoretische Chemie)
• Grade: 1.0
• Authors: Manuel Langer (Author), Daniel Hofbauer (Author)
• Publication Year: 2014
• Pages: 21
• Catalog Number: V335476
• ISBN (eBook): 9783668256217
• ISBN (Book): 9783668256224
• Language: German
• Tags: Molecular Modelling, Theoretische Chemie, Rezeptor-Ligand Interaktion