Struktur-Aktivitätsuntersuchungen antiviraler Vorläufermedikamente an Thymidylatkinasen

Ostermann, Nils

Struktur-Aktivitätsuntersuchungen antiviraler Vorläufermedikamente an Thymidylatkinasen

dc.contributor.author	Ostermann, Nils	de
dc.date.accepted	2000-03-02	de
dc.date.accessioned	2004-12-06T11:46:26Z
dc.date.available	2004-12-06T11:46:26Z
dc.date.created	2000	de
dc.date.issued	2000-04-18	de
dc.description.abstract	In der vorliegenden Arbeit wurden Struktur-Funktionsuntersuchungen antiviraler Vorläufermedikamente an Thymidylatkinasen (TMPKs) durchgeführt und der katalytische Mechanismus der menschlichen TMPK auf molekularer Ebene untersucht. Die TMPK ist ein essentielles Enzym für die DNA Synthese, da sie am Verbindungspunkt des Erneuerung- und Wiederverwertungsweges der Thymidintriphosphatsynthese lokalisiert ist. In ihrer physiologischen Reaktion katalysiert sie die reversible Phosphorylierung von Thymidinmonophosphat zu Thymidindiphosphat und verwendet dabei Adenosintriphosphat als bevorzugten Phosphoryldonor. Um die Funktionsweise des katalytischen Mechanismus der Thymidylatkinase (TMPK) auf molekularer Ebene aufzuklären, wurden Röntgenkristallstrukturen von Enzym-Nukleotidkomplexen gelöst, die verschiedene Zustände entlang der Reaktionskoordinate der TMPK repräsentieren. Ein Vergleich dieser Strukturen offenbart die Konformationsänderungen des Enzyms und der Nukleotide, die für die Reaktion scheinbar erforderlich sind und läßt die Dynamik der Phosphoryltransferreaktion erahnen. Darüber hinaus wurden ähnliche Experimente mit den partiell aktivierten nukleosidischen anti-AIDS Medikamenten 3´-Desoxy-3´-azidothymidinmonophosphat (AZTMP), 2´,3´-Didesoxy-2´,3´-didehydrothymidinmonophosphat, 3´-Desoxy-3´-fluorothymidinmonophosphat bzw. den Nukleotiden 2´,3´-Didesoxythymidinmonophosphat und 3´-Desoxy-3´-aminothymidinmonophosphat an dem Zielenzym Thymidylatkinase durchgeführt. Die nukleosidischen Reverse Transkriptase Hemmer 3´-Desoxy-3´-azidothymidin (AZT), 2´,3´-Didesoxy-2´,3´-didehydrothymidin (d4T) und 3´-Desoxy-,3´-fluorothymidin (FLT) sind Vorläufermedikamente für die HIV-Therapie, die, nachdem sie in die Zielzellen gelangt sind, von zellulären Enzymen zum Triphosphat phosphoryliert werden müssen, bevor sie ihre antivirale Aktivität ausüben können. Für AZT und FLT ist die zweite Stufe der Aktivierung, die Phosphorylierung des entsprechenden Monophosphates zum Diphosphat durch die menschliche TMPK limitierend, so daß sich die Monophosphate (AZTMP ist toxisch) zellulär zu hohen Konzentrationen anreichern. Die strukturelle Analyse dieser partiell aktivierten Metaboliten im Komplex mit der menschlichen TMPK führten zu einem detaillierten Verständnis der schlechten Phosphorylierungseigenschaften der menschlichen TMPK gegenüber diesen Monophosphaten auf molekularer Ebene. Es scheint, daß für AZT und vermutlich auch für FLT eine Konformationsänderung des Enzyms vor der Reaktion (der Übergang der phosphatbindenden Schleife (P-loop) von einer inaktiven offenen zu einer als aktiv interpretierten (partiell)-geschlossenen Konformation) den geschwindigkeitsbestimmenden Schritt der Gesamtreaktion dargestellt und dieses AZTMP und FLTMP zu schlechten Substraten der menschlichen TMPK macht. Basierend auf diese Ergebnisse ist es gelungen, Mutanten der menschlichen TMPK zu entwerfen, die selektiv und effizient AZTMP phosphorylieren und die demnach geeignete Kandidaten für einen gentherapeutischen Ansatz in der HIV-Therapie sind, um die Aktivierung von AZT zu optimieren.	de
dc.identifier.uri	http://hdl.handle.net/2003/2472
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.17877/DE290R-13063
dc.language.iso	de	de
dc.publisher	Universität Dortmund	de
dc.subject	Thymidylatkinase	de
dc.subject	Phosphoryltransferreaktion	de
dc.subject	Phosphoryltransfermechanismus	de
dc.subject	X-ray	de
dc.subject	Kristallstrukturanalyse	de
dc.subject	anti-AIDS Medikamente	de
dc.subject	Nukleotidanaloga	de
dc.subject	Proteindesign	de
dc.subject	Vorläufermedikamenten-Aktivierung	de
dc.subject	P-loop	de
dc.subject	Konformationsänderung	de
dc.subject	Reaktionskoordinate	de
dc.subject.ddc	540	de
dc.title	Struktur-Aktivitätsuntersuchungen antiviraler Vorläufermedikamente an Thymidylatkinasen	de
dc.type	Text	de
dc.type.publicationtype	doctoralThesis	en
dcterms.accessRights	open access

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