Δυναμικές Ιδιότητες Της Ολμεσαρτάνης Στο Διάλυμα Και Στο Ενεργό Κέντρο Του Υποδοχέα Τύπου 1 Της Αγγειοτασίνης ΙΙ

Abstract

Στην παρούσα διατριβή, οι διαμορφωτικές ιδιότητες της ολμεσαρτάνης και του μεθυλιωμένου παραγώγου της έχουν μελετηθεί χρησιμοποιώντας ένα συνδυασμό φασματοσκοπίας NMR και μοριακής μοντελοποίησης. Για τα πειράματα μοριακής πρόσδεσης χρησιμοποιήθηκαν τρείς διαφορετικές τρισδιάστατες δομές του υποδοχέα τύπου 1 της αγγειοτασίνης ΙΙ (ΑΤ1R): α) κρυσταλλική δομή, β) ομόλογο μοντέλο με βάση τη τρισδιάστατη δομή του υποδοχέα CXCR4 και γ) ομόλογο μοντέλο με βάση τη ροδοψίνη. Σκοπός της συγκεκριμένης διατριβής ήταν η πιθανή εξήγηση των διαφορών μεταξύ των πειραματικών αποτελεσμάτων των μελετών μεταλλαξιγένεσης στον συγκεκριμένο υποδοχέα και της κρυσταλλικής δομής του συμπλόκου ΑΤ1R-ολμεσαρτάνη. Διεξήχθησαν πειράματα μοριακής δυναμικής για να μελετηθεί η σταθερότητα του συμπλόκου AT1R-αντίστροφου αγωνιστή και τις κύριες αλληλεπιδράσεις κατά τη διάρκεια της πορείας μοριακής προσομοίωσης. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η ολμεσαρτάνη και το μεθυλιωμένο παράγωγο της έχουν παρόμοιες αλληλεπιδράσεις με τα κρίσιμα αμινοξέα εξηγώντας έτσι την σχεδόν πανομοιότυπη δραστικότητα τους in vitro. Παρ’ όλα αυτά μέσω των υπολογισμών μοριακής πρόσδεσης και μοριακής δυναμικής δεν ήταν εφικτό να εξηγηθούν τα αποτελέσματα μεταλλαξιγένεσης, δείχνοντας έτσι ότι το πραγματικό σύστημα είναι αρκετά περίπλοκο και πως η κρυσταλλική δομή και τα ομόλογα μοντέλα δεν δύναται να προσομοιώνουν το πολύπλοκο αυτό περιβάλλον επαρκώς. Πειράματα μοριακής κβαντικής χρησιμοποιήθηκαν για να υπολογισθούν οι χημικές μετατοπίσεις NMR για τις διάφορες διαμορφώσεις της ολμεσαρτάνης και του μεθυλιωμένου παραγώγου της. Οι τιμές αυτές συγκρίθηκαν με τις πειραματικές τιμές εξάγοντας χρήσιμες πληροφορίες για τις βιοδραστικές διαμορφώσεις της ολμεσαρτάνης και του μεθυλιωμένου παραγώγου της. Επιπλέον μέσω υπολογισμών Prime/MMGBSA συγκρίθηκαν οι πόζες και ενέργειες πρόσδεσης της ολμεσαρτάνης και του μεθυλαιθέρα της ολμεσαρτάνης στον AT1R με τρία παράγωγα της ολμεσαρτάνης (R239470, R781253, R794847). Στο δεύτερο μέρος της διατριβής έγινε εκτεταμένη χρήση μεθοδολογιών μοριακής δυναμικής και μοντελοποίησης σε διαφορετικά φυσικά προϊόντα στην προσπάθειά μας να αυξηθεί η βιοδιαθεσιμότητά και η υδατοδιαλυτότητά τους με ενώσεις εγκλεισμού και να χαρακτηρίσουμε την αρχιτεκτονική των αλληλεπιδράσεων στα σύμπλοκα εγκλεισμού. Συγκεκριμένα μελετήθηκαν σε μοριακό επίπεδο οι αλληλεπιδράσεις της σιλιμπινίνης, ενός φαρμάκου που προστατεύει κατά της ηπατοτοξικότητας, με την 2-υδροξυπροπυλο-β-κυκλοδεξτρίνη (HP-β-CD). Το σύμπλοκο εγκλεισμού της σιλιμπινίνης με την HP-β-CD χαρακτηρίστηκε με Διαφορική Θερμιδομετρία Σάρωσης, και φασματοσκοπία NMR υγρής και στερεής κατάστασης. Οι μεταβολές στις χημικές μετατοπίσεις του συμπλόκου εγκλεισμού που χαρτογραφήσαμε, χρησιμοποιώντας 13C CP/MAS, παρέχουν σημαντικές πληροφορίες για τις μοριακές αλληλεπιδράσεις και ήταν σε άριστη συμφωνία με τα αποτελέσματα 2D NOESY. Τα αποτελέσματα αυτά επισημαίνουν πως το μόριο έχει ενσωματωθεί εντός της κοιλότητας της HP-β-CD και αλληλεπιδρά με παρόμοιο τρόπο σε υγρή και στερεή μορφή. Τα θερμοδυναμικά χαρακτηριστικά του συμπλόκου σιλιμπινίνη-HP-β-CD και η σταθερότητα του μελετήθηκαν μέσω υπολογισμών μοριακής δυναμικής. Η διαλυτότητα του συμπλόκου σε νερό καθώς και τα χαρακτηριστικά της διαλυτότητας υπολογίσθηκαν σε pH που προσομοιώνει το άνω γαστρεντερικό σύστημα, για να προσεγγισθούν οι φυσιολογικές συνθήκες. Η αντιπολλαπλασιαστική επίδραση του συμπλόκου σιλιμπινίνη–HP-β-CD συγκρίθηκε με εκείνη της σιλιμπινίνης σε ανθρώπινα καρκινικά κύτταρα MCF-7 μέσω δοκιμών MTT.Επίσης, προς την ίδια κατεύθυνση, χρησιμοποιήθηκε το p-σουλφονατο καλιξ[4]αρένιο ως παράγοντας εγκλεισμού για την αύξηση της υδατοδιαλυτότητας και βιοδιαθεσιμότητα της κερκετίνης. Η στοιχειομετρία του συμπλόκου καλιξαρενίου-κερκετίνης επιβεβαιώθηκε πως είναι 1:1 με την χρήση διαφορετικών μεθόδων (φασματοσκοπία UV, Job plot, φασματοσκοπία NMR στερεής κατάστασης και μοριακής μοντελοποίησης). Μέρος της παρούσας διδακτορικής διατριβής έχει δημοσιευθεί στα περιοδικά: Molecules [20(3):3868-3897, 2015], Molecular Pharmaceutics [12(3), 954-965, 2015], Expert Opinion in Therapeutic Patents [25(11), 1305-1317, 2015], Current Medicinal Chemistry, [23(1), 36-59, 2016], Arabian Journal of Chemistry [doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.arabjc.2016.11.014]. Επίσης παράλληλα συμμετείχα σε άλλα ερευνητικά προγράμματα κατά τη διάρκεια των οποίων δημοσίευσα στα πιο κάτω περιοδικά: BBA–Biomembranes, Comb. Chem. High Throughput Screen., Carbohydrate Res., BBA-General Subjects, Chemico-Biological Interactions, MedChemComm, Int. J. Pharm., J. Agr. Food Chem., J. Biomol. Struct. Dyn., Bioinformatics, J. Mol. Str., Arzneimittelforschung-Drug Research, Platelets.