Vorlesung 4: Cytostatika Kinasen I Flashcards
Welche Reaktion vermitteln Kinasen?
Was für einen Cofaktor benötigen sie?
Wo spielen Kinasen im Körper eine wichtige Rolle?
Kinasen sind Phosphatgruppen übertragende Enzyme
Der Cofaktor ist ATP
Wichtig bei Signaltransduktionswegen
Welche pathobiochemischen Veränderungen können bei Kinasen auftreten, die dann zu Krebs führen?
Überexprimierung oder aktivierende Mutation von Kinasen
Wofür stehen die folgenden Abkürzungen?
EGF
PDGF
VEGF
Epidermal Growth Factor
Platelet Derived Growth Factor (Blutplättchen Wachstumsfaktor)
Vascular Endothelial Growth Factor (Blutgefäßsystem)
Was kann man mit der Abelson Tyrosinkinase vorhersagen?
- > Welche Krankheit?
- > Wo liegt die Veränderung?
- > Was ist das Philadelphia Chromosom?
Bei chronischer myeloischen Leukämie kommt es oft zur Fusion des Abelson (AbI) Tyrosinkinase Gens auf Chromosom 9 und dem “Break point cluster” (Bcr) Gen auf Chromosom 22
- > Erhalte das sogenannte “Philadelphia Chromosom”
- > Ist ein chimäres Onkogen (Bcr-Abl)
- > Durchgehend aktive Bcr-AbI Tyrosin Kinase
Wie werden Kinasen reguliert?
- Eigenregulation durch allosterische Inhibitoren/Aktivatoren
ODER
- Autophosphorylierung
Wie führt die Aktivierung einer RTK (Rezeptor Tyrosin Kinase) zur Aktivierung eines Signaltransduktionswegs?
- Andocken eines Liganden an eine Rezeptoreinheit führt zur Dimerisierung
- Dies führt zu einer Autophosphorylierung des cytosolischen Teils der RTK
- Proteine im Cytosol können an diese Phosphate andocken/phosphoryliert werden
- > Signaltransduktion
Welche Endung besitzen die Namen der cytosolisch vorliegenden Tyrosinkinaseinhibitoren?
Enden alle auf “TINIB”
Welche zwei Strategien kann man gegen RTK verfolgen?
Welche weitere Möglichkeit existiert bei RTK einzugreifen?
Im Cytosol: Tyrosinkinaseinhibitoren (TINIBE)
Im Extrazellulären Raum können Antikörper gegen die RTKs eingesetzt werden
Eingreifen in Signaltransduktionskette bevor das Signal zur DNA gelangt.
Wie ist die “grobe” Topologie von Kinasen die mit der Röntgenstrukturanalyse aufgeschlossen wurde?
N-terminaler Bereich
C-terminaler Bereich
- > Verbunden durch eine Hinge Region
- > In der Mitte ist die Bindetasche für ATP
Aufbau der ATP-Bindungstasche der Kinase
Was ist die Aufgabe der Gelenkregion (=Hinge-Region)?
- Verbindet C- und N-terminale Domäne
- Wechselwirkt über H-B-B mit dem Adenin des ATP
Aufbau der ATP-Bindungstasche der Kinase
Was ist die Aufgabe der Triphosphatbindungsregion?
Magnesiumionen werden durch AS Reste stabilisiert und komplexieren die Phosphatgruppen
Aufbau der ATP-Bindungstasche der Kinase
Was ist die Aufgabe der Hydrophoben Rückseitentasche?
- > Selektivitätstasche?
- > Gatekeeper?
- > Keine Wechselwirkung mit ATP
- > Die Größe wird durch die Größe der lipophilen Seitenketten der AS bestimmt
- > Sind bei Kinasen unterschiedlich, deshalb nennt man es “Selektivitätstasche”
- > Der Zugang zur hydrophoben Rückseitentasche wird durch den lipophilen Rest kontrolliert. Wird “Gatekeeper” genannt.
DFG-Schleife
Welche drei Aminosäuren (DFG) sind hier gemeint?
Was ist die Aufgabe der DFG-Schleife?
Aspartat, Phenylalanin, Glycin
Komplexierung des ATPs mittels Magnesium -> Korrekte Positionierung
Wie läuft die Reaktion des ATPs mit dem Substrat (Hier Serin) in Anwesenheit der DFG-Schleife ab?
Wo befinden sich in der Bindetasche der Kinase die hydrophoben Regionen?
Wie ist ihr Verhältnis zu ATP?
Selektivitätstasche (=hydrophobe Region I) und hydrophobe Region II werden nicht von ATP adressiert
Wie wird die Kinaseaktivität reguliert?
Aktivierungsloop phosphorylieren
Bindetasche wird nicht mehr von Aktivierungsloop blockiert
(Inaktive Form -> Aktive Form)
-> Ermöglicht Eintritt von ATP in die Kinase
Was passiert mit dem DFG Motiv wenn die Kinase ATP bindet?
Was ist die Aufgabe des Regulatory Hydrophobic R-Spine und aus was besteht es?
Wenn Kinase ATP bindet, rotiert das DFG-Motiv in die aktive DFG-In-Konformation
Gebundenes ATP wird stabilisiert durch Regulatory Hydrophobic R-Spine, welches aus 4 Aminosäuren besteht.
Welche Aminosäure ist beim DFG-Motiv von besonderer Bedeutung und in welche Richtung zeigt es in der DFG-in-Konformation bzw. in der DFG-out-Konformation?
Aspartat ist die wichtige Aminosäure
In der DFG-in-Konformation zeigt das Aspartat nach innen und ermöglicht durch das Magnesiumion die Komplexierung von ATP
In der DFG-out-Konformation zeigt das Aspartat nach außen und ermöglicht dadurch keine Komplexierung von ATP mittels Magnesium
Was versteht man unter konservierten Bereichen/Motive in einem Protein?
Wie wird dies auch genannt?
Welcher Bereich in Kinasen ist hoch konserviert?
Eine Struktur die im Verlauf der Evolution erhalten geblieben ist und sich nicht verändert hat.
Wird auch als Konsensus-Sequenzen bezeichnet
ATP-Domäne ist hochkonserviert
Entwicklung von Kinaseinhibitoren
-> Suche nach Selektivitätsunterschieden
Bei MAP-Kinasen kann der Glycin-Flip ausgenutzt werden. Was versteht man darunter?
Bei MAP-Kinasen befindet sich in der Hinge-Region Glycin
Durch die geringe Größe an Glycin wird eine erhöhte Flexibilität erreicht
- > Durch Annäherung eines Arzneistoffs wie Imatinib an die Bindetasche kann deshalb in der Hinge-Region eine Konformationsänderung herbeigeführt werden
- > Eine N-H Gruppe zeigt in die Bindetasche, statt einer Carbonylverbindung
- > Selektivität wird verändert
Dies wird als “Glycin-Flip” bezeichnet
Was passiert wenn im Gatekeeper Phenylalanin gegen Threonin ausgetauscht wird?
Veränderung der Größe des Restes verändert die Größe der “back pocket”
-> Selektivität verändert
Für die Bindetasche der Kinase existieren zwei Typen (Typ I und Typ II)
Von was sind diese beiden Typen abhängig?
Wie ist die Zuordnung?
Hängt mit dem DFG Motiv zusammen
In der aktiven Konformation (DFG-In-Konformation) spricht man von Typ I
In der inaktiven Konformation (DFG-Out-Konformation) spricht man von Typ II
-> Unterschiedliche Substrate
Bindemodus von Kinase-Inhibitoren
Was lässt sich über die Inhibitoren von Typ I, II und III sagen
Typ I Inhibitoren sind ATP-kompetitiv (DFG in)
Typ II Inhibitoren sind ATP-kompetitiv aber besitzen weitere Bindestelle (DFG out)
Typ III Inhibitoren sind Allosterische Inhibitoren
Aus welchen drei Abschnitten muss ein Typ I-Inhibitor einer Kinase bestehen?
Solvent region
Adenine pocket
Hydrophobic pocket
Dasatinib
Wofür wird dieses Molekül eingesetzt?
Typ I-Inhibitor (Bindet an aktive Konformation (DFG-in)
Erlotinib
Wofür wird dieses Molekül eingesetzt?
Typ I-Inhibitor (Bindet an aktive Konformation (DFG-in)
Wie müssen Typ II-Inhibitoren von Kinasen aufgebaut sein?
Wie wirken Typ II-Inhibitoren?
Vorderer Teil mit Donor, Akzeptor, Donor ist genau wie bei Typ I-Inhibitoren
Dann kommt ein Linker und ein weiteres Donor Akzeptor System mit hydrophoben Teil
-> (Dieser Bereich ist nur deshalb zugänglich weil es sich um eine DFG-out-Konformation handelt)
Das endständige Donor Akzeptor System kann mit dem DFG Motiv wechselwirken und es dadurch stabilisieren -> DFG wechselt nicht mehr in die aktive Form
Nilotinib
Worauf wirkt dieses Molekül?
Was ist typisch für Typ II-Inhibitoren?
Ist ein Typ-II-Inhibitor der Kinase (DFG-out-Motiv)
- > Beachte die Größe des Moleküls (größer als bei Typ I)
- > Beachte die Amid-Gruppe, die Akzeptor und Donor Eigenschaften hat.
Grau ist für die Wechselwirkung mit der hydrophoben Bindetasche zuständig
