Vorlesung 9: CADD 1 (Computer Aided Drud Design) Flashcards
Startpunkt der Arzneistoffentwicklung-Target Assessment
Welche Eigenschaften sollte ein Target haben?
- Zusammenhang mit Krankheit
- Modifikation sollte Verlauf beeeinflussen
- unter physiologischen Bedingungen nicht relevant
- druggable
- assayable (wie zB. HTS)
- Biomarker für klinischen Endpunkt
- Patentrecht
Target identification
Schlüsselfaktoren bei der Targetfindung?
- Disease Understanding
- Understanding of basic molecular mechanism
- Access to models and technologies
Strukturbasiertes Design
Was ist das?
- wie muss ich ein Molekül modifizieren um die Affinität zu verbessern?
- Mehr als Docking- proof of concept am isolierten Target: Assay und Kristallstrukur
Target Struktur
freie Proteindatenbank?
Wie werden die meisten Strukturen erhalten?
PDB: www.rcsb.org
- X-Ray
- Solution-NMR
- ELektronenmikroskopie
X-Ray
Wie funktioniert Proteinkristallisation?
- etwas Präzipitationslösung + Protein Mixen
- luftdicht verschließen
- in Proteinlösung höherer Wasseranteil als in Präzipitationslösung
- >Diffusion Wasser ins Präzipitat
- >Erhöhung der Proteinkonzentration>>Auskristallisieren
- viele Varianten, zB. Hanging Drop Vapor diffusion
X-Ray
Wie entsteht das Bild einer Struktur ?
- Braggs Law: Beugung der Elektonen
- Anregung der Elektronen>Emittieren>Referenzmuster gibt Streubild
- wenn aus verschiedenen Winkeln >Elektronendichte-Karte
- >reinmodulieren der Struktur
Asymmetric Unit und Biological Assembly
Was versteht man darunter?
- Biological Assembly: Struktur in der das Biomolekül physiologisch vorliegt und seine Funktion entfaltet
- Asymmetric Unit: sich wiederholende Struktureinheit im Kristall, je nach Präzipitationslsg und Bedingungen unterschiedliches Auskristallisieren
- Bsp. Häm (normalerweise Tetramer)
Auflösung/resolution X-RaY
Masseinheit?
- Å (Angström)
- je kleiner desto besser
Kristallstruktur durch NMR
Vorteile/Nachteile?
+:
- Messung in Lösung
- Flexiblität (Wie bewegt sich das Protein in Lösung)
- Protonen sind sichtbar
-:
- nur für große Moleküle anwendbar (50-79kDa)
- Labeling mit Isotopen ist teuer (13C,15N,D2O,..)
- nicht beste “Auflösung”
Krypto-Elektronenmikroskopie
(Chemie-Nobelpreis 2017)
Welche Besonderheit bei der Probenvorbereitung?
Funktionsweise?
- Probe kommt auf Gitter in nativer Lsg.
- wird in Ethan welches von flüssigen N2 umgeben ist schockgefroren
- Wasser wird vitrifiziert (glasartiger Zustand)
- Messung der Probe die in unterschiedlichen Koordinationen vorliegt
- mit besonderer Software zur Auswertung Zuordnung der Bilder (welche Bilder gleiche Koordinierung)>Generierung einer 3D-Struktur
Molecular Recognition
Struktur-basiertes Design > a perfect fit
Wozu?
- Vorhersage des Bindungsmodus
- und der Bindungsenergie
- keine sterische Abstoßung
- keine Lücken
- chemische Komplementarität
Wie lang ist eine H-Brückenbdg?
280-320 pm
Wie kann man die Stärke von hydrophoben WW abschätzen?
- ungefähr proportional zur vergrabenenhydrophoben Oberfläche
- 50-200 J/mol pro A°² vergrabene Oberfläche
in vielen Fällen der dominante Beitrag zur freien Bindungsenthalpie
der “klassische” hydrophobe Effekt
Was ist das?
- hydrophobe Bereiche lagern sich zusammen
- Sind von Wasser wie von einem Käfig umgeben
- umliegenden Wassermoleküle weniger geordnet
>>Oberflache Hydrophober Moleküle wird kleiner
>> Maximierung der Menge an freien Wasser
>>Entropieerhöhung
Was bewirkt eher eine energetisch günstige Struktur?
H-Brücken oder hydrophobe WW?
- Aussage mit steigender Anzahl von HBrücken steigt die Affinität ist pauschal FALSCH-Nullsummenspiel
- Grund: Desolvatisierungsstrafe
- Hydrophobe WW auch nicht pauschal zu sagen
