Vorlesung 5: Serin Proteasen (Thrombin)

Question 1

Serin-Proteasen

Welche drei Aminosäuren bilden die katalytische Triade?

Answer 1

Aspartat, Histidin, Serin

Question 2

Serin-Proteasen

Wie katalysiert die katalytische Triade die Spaltung eines Peptids?

-> Zeige die Schritte bis zur Bildung des Intermdiates

Answer 2

1. Nucleophiler Angriff
2. Stabilisierung Sauerstoff in “oxyanion hole”
3. Bildung des Intermediats

Question 3

Serin-Proteasen

Zeige die Wiedergewinnung des aktiven Enzyms aus dem Acylenzym-
Intermediat

Answer 3

Question 4

Welche Aminosäure erlaubt die Ausbildung des Oxyanion hole?

Answer 4

Glycin

Question 7

Thrombin ist eine Serin-Endopeptidase

Welche wichtige AS befindet sich in P1 Position?

Welche wichtige AS befindet sich in S1 Position?

-> Diese Wechselwirken miteinander

Welcher Gruppe von Enzymen kann man (aufgrund der AS in P1 Position) das Thrombin zuordnen?

Answer 7

Arginin

Asparaginsäure

Trypsin-ähnliche Enzyme

Question 8

Für was wurde NAPAP hergestellt?

Wie wechselwirkt NAPAP mit dem Enzym?

Wieso ist die orale Bioverfügbarkeit von NAPAP gering?

Answer 8

NAPAP ist ein Substratmimetika

Verdauungsenzyme hydrolysieren, sind große Moleküle und geladen -> Wenig Aufnahme

Question 9

Für was kann die gezeigte Verbindung Argatroban eingesetzt werden?

Answer 9

Ist ein Thrombin-Inhibitor (Substratmimetika)

-> Nachfolger von NAPAP

Question 10

Wie kann NAPAP verbessert werden?

Answer 10

Rigidisierung bis zum Melagatran

Question 11

Wie kann Melagatran verbessert werden?

Answer 11

Prodrug: Ximelagatran (Problem: Lebertoxisch)

Question 14

Was für eine Protease ist Thrombin?

Woraus wird Thrombin gebildet?

Durch was wird diese Umsetzung ermöglicht?

Answer 14

Thrombin ist eine Serin-Protease

Prothrombin -> Thrombin

Umsetzung durch Blutgerinnungsfaktor Xa

Question 15

Was bewirkt Thrombin?

(-> Umsetzung)

Answer 15

Setzt Fibrinogen zu Fibrinmonomeren um

Fibrinmonomere bilden ein Fibrinpolymer (instabil) -> Quervernetzungen führen zu einem stabilen Fibrinpolymer

Question 16

Serin-und Cystein-Protease

Was sind definitiv irreversible Inhibitoren hiervon?

Was kann man mit ihrer Hilfe herausfinden?

Answer 16

Chlormethylketon

Dient zur Affinitätsmarkierung (kanonischer Bindemodus ermitteln)

Question 19

Welche allgemeinen Aussagen kann man über den abgebildeten Stoff machen?

Answer 19

Ist zyklisch

Ist ein Naturstoff (Weil so viele Stereozentren denkt sich niemand aus)

Ist ein Peptidomimetikum

Besitzt ein Ketoamin -> kann eine Serinprotease inhibieren

Besitzt ein Arginin in P1 Position -> Mag also basische Substrate

Question 23

Welchen Hemmungstyp haben Serin-und Cystein-Protease-Inhibitoren?

Answer 23

Es handelt sich um “mechanism based inhibition”

Manchmal als Mimetika des Übergangszustands bezeichnet (Was aber nicht so genau ist)

-> Es geht hier darum, dass der Hemmstoff mit dem Enzym reagiert. Diese Reaktion ist der Reaktion des Enzyms mit dem Substrat ähnlich.

Question 24

Welche zwei grundlegenden Ansätze kann man bei Serin-und Cystein-Protease-Inhibitoren verwenden um Hemmstoffe zu erhalten?

Answer 24

1. Man führt ein Aldehyd ein welches mit dem Serin reagieren kann.
   - > Aldehyd ist immer Hemmstoff weil es Carbonchemie macht. (Carbonylkohlenstoff kann vom Sauerstoff des Serins angegriffen werden -> Ester)
2. Verwende anstatt L-konfigurierten Aminosäuren (Das ist S nach Kahn Ingold Prelog) D-konfigurierte Aminosäuren!

Hintergrund: Alle in der Natur vorkommenden AS sind S konfiguriert außer Cystein! Einzige AS die R ist!

-> Enzym nimmt R-Konfigurierte AS nicht als Substrat

Question 25

Welche Konfiguration haben AS in der Natur?

Was ist die einzige Ausnahme?

Answer 25

Alle S-konfiguriert bist auf Cystein das ist R-konfiguriert

Question 26

Welcher Rest kann gut als Arginin Mimetika eingesetzt werden?

Answer 26

Benzamidin

Question 28

Was ist ein kanonischer und ein nicht kanonischer Bindemodus?

Answer 28

Kanonischer Bindemodus: AS 1 geht in S1 Tasche, AS 2 geht in S2 Tasche usw.

nicht kanonischer Bindemodus: AS 1 geht in S1 Tasche, AS 2 geht z.B. in S9 Tasche usw.

Question 29

Wie geht man systematisch vor um ein Serinprotease-Hemmstoff zu erhalten?

Answer 29

1. Sequenz eines guten Substrates finden
2. Produkt der Hydrolyse kennen (AS Sequenz)
3. An Carbonylgruppe etwas anhängen was als elektrophile Falle fungieren kann
   (z. B. Aldehyd oder Nitril für reversiblen Inhibitor)

(Chlormethylketon für irreversiblen Inhibitor)

4.Peptidsequenz ist noch hydrolyselabil, deshalb optimieren indem nicht biogene Aminosäuren eingeführt werden und Rigidisierung.

Question 31

Was ist ein Lungenemphysem?

Answer 31

Irreversible Überblähung der kleinsten luftgefüllten Strukturen (Alveolen) der Lunge

Question 32

Was ist die Aufgabe der Elastase in der Lunge?

Wie wird Elastase inhibiert?

Was kann bei einem Ungleichgewicht von Elastase passieren?

Answer 32

Zerstört abgestorbenes Gewebe und Bakterien in der Lunge

Inhibition durch a1-Protease-Inhibitor

Es bildet sich ein Lungenemphysem

Question 33

Nenne einige Beispiele für kovalent reversible peptidische Hemmstoffe (Serine Traps)

Answer 33