Species selective interactions of histamine H_1tn2 receptors with guanidine type agonists [Elektronische Ressource] : molecular modelling, site directed mutagenesis and pharmacological analysis / vorgelegt von Hendrik Preuß

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• Publié par: universitat_regensburg
• Publié le: 01 janvier 2007
• Nombre de lectures: 16
• Langue: Deutsch
• Poids de l'ouvrage: 10 Mo

Extrait

Species-selective Interactions of Histamine H Receptors 2
with Guanidine-type Agonists: Molecular Modelling, Site-
directed Mutagenesis and Pharmacological Analysis





Dissertation
zur Erlangung des Doktorgrades der Naturwissenschaften (Dr. rer. nat.)
der Naturwissenschaftlichen Fakultät IV – Chemie und Pharmazie –
der Universität Regensburg







vorgelegt von
Hendrik Preuß
aus Rudolstadt

2007 Die vorliegende Arbeit entstand in der Zeit von Januar 2003 bis Juni 2007 unter der Leitung
von Herrn Prof. Dr. A. Buschauer, Herrn Prof. Dr. S. Dove und Herrn Prof. Dr. R. Seifert am
Institut für Pharmazie der Naturwissenschaftlichen Fakultät IV – Chemie und Pharmazie –
der Universität Regensburg.























Das Promotionsgesuch wurde eingereicht im Juni 2007.


Tag der mündlichen Prüfung: 9. Juli 2007

Prüfungsausschuss:
Prof. Dr. A. Mannschreck (Vorsitzender) Buschauer (Erstgutachter)
Prof. Dr. S. Dove (Zweitgutachter)
Prof. Dr. R. Seifert (Drittprüfer)















für Cornelia
















An dieser Stelle möchte ich mich bedanken bei:

Herrn Prof. Dr. A. Buschauer für die Gelegenheit, an einem so interessanten Projekt arbeiten
zu dürfen, für seine wissenschaftlichen Anregungen sowie für seine Hilfsbereitschaft und
konstruktive Kritik beim Verfassen dieser Arbeit,

Herrn Prof. Dr. S. Dove für seine fachliche Anleitung, wissenschaftliche Diskussionen sowie
für seine Hilfsbereitschaft und konstruktive Kritik beim Verfassen dieser Arbeit,

Herrn Prof. Dr. R. Seifert für die Möglichkeit zur Durchführung der
molekularpharmakologischen Untersuchungen, für seine fachliche Anleitung,
wissenschaftliche Anregungen sowie für die konstruktive Kritik beim Verfassen der
pharmakologischen Teile dieser Arbeit,

Herrn Prof. Dr. G. Bernhardt für seine fachliche Hilfe am β-Counter und an der HPLC-
Anlage,

Frau Dr. A. Straßer für zahlreiche wissenschaftliche Diskussionen und ihre Unterstützung bei
der Durchführung der Moleküldynamik sowie der Durchsicht des daraus hervorgegangenen
Kapitels,

Herrn Prof. Dr. A. Pedretti (Università degli Studi di Milano) für die Zusendung der aktuellsten
Versionen von VEGA ZZ,

Herrn Prof. Dr. I. Gantz (University of Michigan) für die Bereitstellung des CMVneo-cH R 2
Vektors,

Herrn Prof. Dr. R. Leurs (Vrije Universiteit Amsterdam) für die Bereitstellung des pcDNA-
rH R Vektors, 2

meinen Bürokollegen Herrn Dr. A. Botzki und Frau M. E. Silva für zahlreiche
wissenschaftliche Diskussionen und ihre Hilfe bei Problemstellungen des Molecular
Modelling,

Frau A. Kraus und Herrn Dr. P. Ghorai für die Bereitstellung der H R-Agonisten, 2

Herrn Dr. E. Schneider und Herrn David Schnell für ihre Hilfe bei pharmakologischen
32Problemstellungen und die [ γ- P]GTP-Herstellung sowie besonders Frau G. Wilberg für die
Anfertigung zahlreicher Western Blots und ihre Unterstützung auf dem Gebiet der Sf9-
Zellkultur und Frau A. Seefeld für ihre Hilfe bei der Durchführung von GTPase assays,

Herrn Prof. Dr. J. Heilmann, Frau Dr. M. Hubensack, Frau Dr. M. Bäumel, Frau K. Nickl,
Herrn PD Dr. F. Demirci und Herrn Dr. D. Heigl für die angenehme Zeit bei der Betreuung
des PB III-Praktikums,

Herrn P. Richthammer für seine Hilfe bei technischen Problemen,

Frau S. Heinrich und Frau M. Luginger für ihre Unterstützung bei organisatorischen
Problemen,

allen Mitgliedern des Lehrstuhls für ihre Kollegialität, Hilfsbereitschaft und das gute
Arbeitsklima,

dem Graduiertenkolleg 760 der DFG für die finanzielle Unterstützung und wissenschaftliche
Förderung,
meinen Freunden und Kollegen Dr. Edith Hofinger, Dr. Ralf Ziemek, Dr. Stefan Braun, Dr.
Manuela Menke, Dr. Christian Horn, Patrick Igel und Christine Müller für die schöne Zeit in
Regensburg,

ganz besonders meinen Eltern, meiner Schwester, meinen Großeltern und allen weiteren
Familienmitgliedern für ihre Unterstützung und Hilfe,

und vor allem Cornelia. I



Contents


1 Introduction........................................................................................................................1
1.1 G protein coupled receptors ..........................................................................................1
1.2 Signal transduction of GPCRs.......................................................................................2
1.3 Constitutive activity and models of GPCR activation.....................................................4
1.4 Histamine and the histamine receptor family.................................................................6
1.4.1 Historical perspective.............................................................................................6
1.4.2 Histamine...............................................................................................................7
1.4.3 Histamine receptors ...............................................................................................9
1.4.4 The histamine H receptor ...................................................................................13 2
1.4.4.1 Molecular pharmacological characterization ................................................13
1.4.4.2 H R distribution, functions, and signaling pathways.....................................15 2
1.4.5 Histamine H receptor agonists............................................................................17 2
1.4.5.1 Interactions of HA and small agonists with the H R17 2
1.4.5.2 Imidazolylpropylguanidines..........................................................................19
1.5 References..................................................................................................................22

2 Scope and Objectives .....................................................................................................29
2.1 References..31

3 Computational Methods..................................................................................................33
3.1 GPCR homology models in pharmacological sciences ...............................................33
3.2 Sequence alignment....................................................................................................34
3.3 Construction of 3D structures ......................................................................................35
3.4 Validation of homology models....................................................................................36
3.5 References..................................................................................................................37


II
4 3D Structure Models of Human and Guinea Pig Histamine H Receptors: 2
Analysis of Species-selective Interactions with Guanidine-type Agonists
and Virtual Screening......................................................................................................39
4.1 Introduction..................................................................................................................39
4.2 Materials and Methods ................................................................................................41
4.2.1 Sequence alignment ............................................................................................41
4.2.2 Generation of 3D structure models of the hH R and gpH R ................................42 2 2
4.2.3 Structural refinement of the models .....................................................................43
4.2.4 Docking of H R agonists ......................................................................................43 2
4.2.5 Preparation of compound databases ...................................................................44
4.2.6 Application of the LUDI software for virtual screening .........................................45
4.3 Results.........................................................................................................................45
4.3.1 Characterization of three-dimensional homology models of hH R and gpH R ....45 2 2
4.3.1.1 Analysis of the stereochemical quality .........................................................45
4.3.1.2 Conserved intramolecular interactions in rhodopsin and the H R ................47 2
4.3.2 Analysis of the binding modes of imidazolylpropylguanidines and
G N -acylated derivatives with H R species isoforms .............................................51 2
4.3.2.1 Similar binding modes of agonists at hH R and gpH R................................51 2 2
4.