In silicio Identifizierung und Untersuchung von Agonisten und Antagonisten des Androgenrezeptors

Abstract

Der Androgenrezeptor gehört zur Proteinfamilie der Kernrezeptoren. Wie alle anderen Kernrezeptoren ist der Androgenrezeptor ein intrazellulärer Transkriptionsfaktor, welcher durch die Bindung von Androgen reguliert wird. Die durch Androgene induzierte Konformationsänderung der Ligandenbindungsdomäne des Androgenrezeptors erlaubt die Ausbildung eines hydrophoben Spaltes auf der Oberfläche der Domäne, die als Dockingseite für die Koaktivatoren dient. Eine Änderung der Konformation der Ligandenbindngsdomäne in Abhängigkeit des Liganden hat somit eine Auswirkung auf die Koaktivatorrekrutierung und damit auf die transkriptionelle Genaktivierung (agonistischer/antagonistischer Mechanismus). Eine Androgenüber- bzw. unterfunktion kann zu den verschiedensten Krankheitsbildern führen. Die Behandlung mit bisherigen Wirkstoffen ist meist nicht sehr erfolgreich oder nach einem anfänglich guten Ansprechen auf den Wirkstoff nach relativ kurzer Zeit wirkungslos. Weiterhin können für viele dieser Wirkstoffe Nebenwirkungen beobachtet werden. Sie beruhen z. B. auf Wechselwirkung des Wirkstoffs mit anderen Proteinen, wie homologen Kernrezeptoren. Im Mittelpunkt dieser Arbeit stand die Identifizierung neuer Liganden des Androgenrezeptors. Durch die Etablierung und Durchführung eines virtuellen Screenings konnten 94 potenzielle Liganden für eine in vitro Testung am Androgenrezeptor vorgeschlagen werden. Der Ki-Wert der aktivsten Verbindung betrug im in vitro Test 10,6 nM ±2,7 nM. Mit Hilfe von Moleküldynamik-Simulationen gelang es Standardliganden des Androgenrezeptors in Agonisten bzw. Antagonisten des Androgenrezeptors zu klassifizieren. Die Moleküldynamik-Simulationen erfolgten erstmals mit einem Koaktivator, so dass die direkte Auswirkung des Liganden auf den hydrophoben Spalt bzw. den Koaktivator beobachtet werden konnte. Die Ergebnisse der Moleküldynamik-Simulationen wurden auf die aktivsten, neu identifizierten Liganden angewandt und ermöglichten eine erfolgreiche Klassifikation. Umfangreichen Sequenz- und Strukturvergleiche, sowie Dockingstudien erlaubten weiterhin die Beurteilung der Selektivität der Liganden zum Androgenrezeptor. Somit trug die Arbeit zu einem besseren Verständnis der Struktur-Wirkungsbeziehungen am Androgenrezeptor bei und ermöglicht die Ableitung von Kriterien für affinere und selektivere Androgenrezeptorliganden.