title: Pharmakologische Charakterisierung von natürlich vorkommenden und synthetisch optimierten Vasopressin Liganden
Creators: name: Gharib, Dalia
Publisher: name: :none
Year: 2012

description: Arginine-Vasopressin (AVP) und Oxytocin (OT) sind zyklische Nonapeptide, welche von der Neurohypophyse gebildet werden. Eine Disulfidbrücke zwischen Cys in Position 1 und 6 bildet einen Ring bestehend aus 6 Aminosäuren und einer linearen Kette aus 3 Aminosäuren. AVP und OT wirken via drei AVP- (V1aR, V1bR, V2) und einem OT-Rezeptor. Diese gehören zu der Familie der G-Protein gekoppelten Rezeptoren. In der vorliegenden Diplomarbeit wird auf V2R, der in der Niere lokalisert ist, fokussiert. AVP und OT weisen sowohl physiologische als auch zentrale Wirkungen auf, die dem Organismus von großer Bedeutung sind. Demnach sind Störungen bei der Synthese oder Rezeptormutationen mit der Entstehung von Krankheiten wie Diabetes insipidus, Bettnässen, Bluthochdruck, kongestive Herzinsuffizienz und Hyponatriämie verbunden. Da sowohl AVP und OT als auch ihre Rezeptoren große Strukturähnlichkeiten aufweisen, führen eingesetzte Therapeutika oft zu Kreuzreaktionen und somit zu Nebenwirkungen. Die Erforschung selektiver Liganden ist daher von großem Interesse. Im Hinblick auf die natürlichen Resourcen sind AVP und OT ähnliche Verbindungen in allen Lebewesen ausgehend von Insekten bis hin zu Säugetieren zu finden. Sehr interessante Vertreter sind marine Kegelschnecken. Sie produzieren zum Fang ihrer Beutetiere ein Gift, welches viel pharmakologisch aktive Komponenten enthält, davon Conopressine. Diese unterscheiden sich von AVP und OT nur in einigen Aminosäuren. Im Laufe dieses Projektes wurden 54 natürliche sowie synthetische Peptidanaloga hinsichtlich Rezeptoraffinität und –aktivierungfähigkeit der AVP/OT Rezeptoren mit dem Fokus auf V2R getestet. Anhand der Durchführung von Verdrängungsbindungsversuche sowie Luciferase Reporter Assays konnte gezeigt werden, dass Desaminerung des AVPs in Position 1 sowie der Aminosäureaustausch von Glu durch Val in Position 4 und von L-Arg durch D-Arg bzw. durch His die Affinität und somit die Aktivierung von V1aR als auch OTR enorm verringerte. Jedoch blieb die Affinität zu V1bR unverändert. Die weitere Zielsetzung war es eine Behandlungsmöglichkeit der drei Peptide hinsichtlich Diabetes insipidus zu beschreiben. Für eine effiziente Therapie dieser Erkrankung sollte das optimale Arzneimittel die Eigenschaften eines Pharmako-Chaperones sowie die eines Agonisten mit funktioneller Selektivität aufweisen. Anhand der durchgeführten Experimente konnte festgestellt werden, dass die große Molekülmasse sowie die niedrige Hydrophobizität der Peptide deren Permeabiltät durch die Plasmamembran verhindern und somit der Effekt des Pharmako-Chaperones nicht auftreten konnte. Bezüglich funktioneller Selektivität konnten w55 und w56 ein positives Ergebnis aufweisen. Eine genaue Charaketrisierung des Internalisierungsprozesses ist mittels Durchführung verschiedener Experimente nötig.
description: Arginine-vasopressin (AVP) and oxytocin (OT) are cyclic nonapeptides synthesized by the posterior pituitary. A disulfide bond between Cys residues in position 1 and position 6 forms a ring consisting of 6 aminoacids and a 3-residue tail. In humans, these peptide hormones act via three AVP receptors (vascular V1aR, pituitary V1bR, renal V2) and one OT receptor, which are members of the G-protein coupled receptor family. The presented work focuses on the V2R that is expressed in the kidney. AVP and OT regulate peripheral as well as central functions of prime importance. Endocrine disrupters or receptor mutations lead to disease appearance such as diabetes insipidus, bedwetting, congestive heart failure, hypotension, hyponatremia and bleeding disorders. The high structural similarity of both peptides and the receptors leads to cross reactivity and consequently to adverse effects while using peptide ligands for therapy. According to this the investigation of selective compounds is a matter of particular interest. Regarding to natures opportunities, AVP and OT are found in all organisms from insects to animals. Very interesting creatures are marine cone snails. To capture their prey they produce venom containing a lot of pharmacological active components including conopressins. Conopressins differ only in few aminoacids from AVP/OT. In the course of this project, 54 natural and synthetic peptide analogues have been tested for their ability to bind and/or activate AVP/OT receptors with a focus on the V2 receptor. Radioligand competition binding experiments and functional luciferase reporter assays had shown that deamination in AVP in position 1 as well as substituation of glutamine residue in position 4 by Val and of L-Arg in position 8 by D-Arg or rather His increased the selectivity towards the V2R and V1bR isoforms. The second aim of this study was to find an opportunity to treat diabetes insipidus. An obvious treatment for this disease is possible with a drug that combines pharmacochaperone properties together with noninternalizing activities. Based on the conducted experiments it could be shown that all peptides do not show any pharmacochaperone properties. Because of the high molecular weight and the low hydrophobity the peptides are not able to penetrate the cell membran. In regard to the noninternalizing activities the two peptides w55 and w56 had shown to be biased agonists. This means that they are able to activate the G-protein cascade but not the β-Arrestin dependent receptor internalisation. In the future, it will be necessary to characterize the detailed internalisation process by performing diverse experiments.