Bioaktiv Lipid-modulation des Glycin transporter 2 (GlyT2)

Die Enthemmung der hemmenden glycinergen Neurotransmission im Hinterhorn des Rückenmarks ist ein Ereignis, das typisch für entzündliche und neuropathische Schmerzzustände ist. Daher sollten Medikamente, die die synaptischen Glycin-Konzentrationen (nämlich Glycin-Transporter-Inhibitoren) erhöhen, die hemmende glycinerge Neurotransmission bei chronischen Schmerzen wiederherstellen. Die pharmakologische Korrektur der dysfunktionalen glycinergen Neurotransmission durch Inhibitoren des Glycin-Transporters 1 (GlyT1 ist bei neuropathischen Schmerzen kontraproduktiv, denn die GlyT1-Blockade verstärkt die Funktion von N-Methyl-D-Aspartat-Rezeptoren (NMDAR). Diese NMDAR-Aktivierung verbessert die exzitatorische Neurotransmission und konterkariert den potentiellen analgetischen Effekt. Mehrere bioaktive Lipide mit analgetischer Wirkung wurden identifiziert, die den Glycin-Transporter 2 (GlyT2) hemmen. Das Struktur-Aktivitätsprofil dieser bioaktiven Lipid-Inhibitoren von GlyT2 wurde charakterisiert. Die entscheidenden Faktoren sind (1) die Lipidkopfgruppe und (2) die Länge der Acylkette. Diese beeinflussen Potenz, Reversibilität und maximale Hemmung. Das Ziel dieses Projektes ist es, den Mechanismus der Modulation von GlyT2 durch bioaktive Lipide aufzuklären. Für den Vanilloid-Rezeptor (TRPV1) wurde die Azologisierung von bioaktiven Lipiden durch Einbringen eines Azobenzol-Photoschalter entlang der Acylkette entwickelt: Als photoselektive Liganden sind sie im Dunkeln inaktiv, sie können aber mit bei Bestrahlung UV-A-Licht in die aktive Konformation. Die Aktivierung kann quasi sofort durch Bestrahlung mit blauem Licht aufgehoben werden. Die kristallographische Strukturaufklärung von GlyT2-Homologen, nämlich dem Drosophila melanogaster Dopamin-Transporter (dDAT), und der bakteriellen Transporte für Betain (BetP) und Leucin (LeuTAa) haben Einblicke in die Lipid-Protein- Wechselwirkung geliefert. Im vorliegenden Projekt wird ein Ansatz vorgeschlagen, der Homologie- Modellierung mit gerichteter Mutagenese und elektrophysiologischen Ableitungen kombiniert, um die Bindungsstelle bioaktiver Lipide auf GlyT2 zu identifizieren. Auf der Grundlage dieser Kartierung werden Aminosäuren von GlyT2 zu Cystein mutiert werden. Azo-derivatisierte bioaktive Lipide sollen verwendet werden, um eine robuste optische Kontrolle von Lamina II Neuronen ex vivo zu erzielen und die Hemmkinetik von GlyT2 mit einer hohen zeitlichen Genauigkeit zu untersuchen. Die Ergebnisse dieser Experimente sollten eine aufschlussreiche Sammlung von Werkzeugen liefern; damit sollte Auswahl von Lipid-basierten Inhibitoren von GlyT2 ermöglicht werden, die sich als Analgetika in vivo eignen. Key words: neuropathische Schmerzen, Analgesie, Glycin-Transporter, bioaktive Lipide, Hinterhorn, Photopharmakologie Laufender Title: Modulation von GlyT2 lindert Schmerzen 1

Die Enthemmung der hemmenden glycinergen Neurotransmission im Hinterhorn des Rückenmarks ist ein Ereignis, das typisch für entzündliche und neuropathische Schmerzzustände ist. Daher sollten Medikamente, die die synaptischen Glycin- Konzentrationen (nämlich Glycin-Transporter-Inhibitoren) erhöhen, die hemmende glycinerge Neurotransmission bei chronischen Schmerzen wiederherstellen. In diesem Projekt, mehrere bioaktive Lipide und ORG 25543-basierte inhibitoren mit analgetischer Wirkung wurden identifiziert und charakterisiert, die den Glycin-Transporter 2 (GlyT2) hemmen. Das Ziel dieses Projektes wurde es, den Mechanismus der Modulation von GlyT2 durch bioaktive Lipide aufzuklären. Für den GlyT2 wurden die Azologisiert bioaktiven Lipiden und ORG 25543-basierte inhibitoren entwickelt: Als photoselektive Liganden sind sie im Dunkeln inaktiv, sie können aber mit bei Bestrahlung UV-A-Licht in die aktive Konformation. Die Aktivierung kann quasi sofort durch Bestrahlung mit blauem Licht aufgehoben werden. Die kristallographische Strukturaufklärung von GlyT2-Homologen, nämlich dem Drosophila melanogaster Dopamin-Transporter (dDAT), und der bakteriellen Transporter für Betain (BetP) und Leucin (LeuTAa) haben Einblicke in die Lipid-Protein- Wechselwirkung geliefert. In diesem Projekt wurde ein Ansatz verwendet, der Homologie- Modellierung mit gerichteter Mutagenese und Elektrophysiologie kombiniert, um die Bindungsstelle bioaktiver Lipide auf GlyT2 zu identifizieren. Azo-derivatisierte ORG 25543-basierte inhibitoren verwendet wurden, um eine robuste optische Kontrolle von GlyT2 mit einer hohen zeitlichen Genauigkeit. Die Ergebnisse dieser Experimente sollten eine aufschlussreiche Sammlung von Werkzeugen liefern; damit sollte Auswahl von Lipid-basierten Inhibitoren von GlyT2 ermöglicht werden, die sich als Analgetika in vivo eignen. Key words: neuropathische Schmerzen, Analgesie, Glycin-Transporter, bioaktive Lipide, Hinterhorn, Photopharmakologie Laufender Title: Modulation von GlyT2 lindert Schmerzen