Uniwersytet Medyczny w Lublinie

Program SMALL GRANT SCHEME
Projekt współfinansowany przez Norwegię w ramach Polsko-Norweskiej Współpracy Badawczej

Norweski Mechanizm Finansowy 2009 – 2014

Tytuł projektu:
Study of the Drug-REceptor interactions by selective CHromatographic columns with β2 adrenergic and GPR55 receptors immobilized onto a stationary phase.

Kierownik projektu:
dr n. farm. Anita Płazińska

Miejsce realizacji projektu:
Samodzielna Pracownia Chemii i Neuroinżynierii Medycznej
Wydział Farmaceutyczny w Oddziałem Analityki Medycznej
Uniwersytet Medyczny w Lublinie

Czas trwania projektu:

1.09.2013 – 31.08.2015

Opis projektu:
Badanie mechanizmów oddziaływania cząsteczki leku z jego celem molekularnym (np. receptorem) jest obecnie bardzo ważnym zagadnieniem współczesnej farmakologii. Wśród wielu metod eksperymentalnych, służących do badania interakcji lek-receptor, stosowana jest chromatografia powinowactwa. W metodzie tej stosuje się specyficzne kolumny, w których na fazę stacjonarną (wypełnienie kolumny) naniesione są białka (receptory), Rys. 1. Rozdział badanych substancji na kolumnie dokonuje się na zasadzie różnicy w sile ich oddziaływania z danym typem białka. Chromatografia powinowactwa sprawdza się doskonale jako tzw. metoda screeningowa, służąca do szybkiej i precyzyjnej oceny, czy badany związek oddziałuje z danym receptorem i jak silnie (powinowactwo).

Rys. 1. Schemat fazy stacjonarnej immobilizowanej receptorem z rodziny GPCR.

Głównym celem projektu jest uzyskanie wysoce selektywnych kolumn immobilizowanych receptorami: β₂ adrenergicznym oraz GPR55. Kolumny te (cellular membrane affinity chromatography columns, CMAC columns), Rys. 2.) zostaną użyte do przetestowania dużej grupy funkcjonalnie różnych związków pod kątem ich powinowactwa wobec powyższych receptorów.

Rys. 2. Kolumna immobilizowana receptorem GPR55 otrzymana w Samodzielnej Pracowni Chemii i Neuroinżynierii Medycznej, Uniwersytetu Medycznego w Lublinie.

Receptor β₂ adrenergiczny (β₂-AR) oraz GPR55 należą do dużej i ważnej grupy receptorów sprzężonych z białkami G (ang. G Protein Coupled Receptor, GPCR), stanowiących cel molekularny dla ok. 40% leków. Receptor β₂ adrenergiczny jest celem dla leków stosowanych w kardiologii, a zwłaszcza w chorobie niedokrwiennej serca (głównie leki z grupy β-blokerów). Znajduje też zastosowanie w leczeniu schorzeń układu oddechowego, np. astmy (agoniści β₂-AR) oraz z zapobieganiu poronieniom i podtrzymywaniu zagrożonych ciąż (np. fenoterol, agonista β₂-AR).

Niezwykle ciekawym celem jest odkryty niedawno receptor GPR55, posiadający zastosowanie w terapii bólu, osteoporozy a wg. najnowszych badań również w terapiach przeciwnowotworowych [1].

Zastosowanie innowacyjnych kolumn w analizie chromatografii powinowactwa w połączeniu z badaniami in vitro i modelowaniem molekularnym pozwoli nie tylko na przebadanie dużej grupy związków pod kątem ich aktywności wobec badanych celów, wyselekcjonowanie związków o potencjalnych właściwościach terapeutycznych oraz opisanie ich molekularnego mechanizmu oddziaływania z badanymi przez nas receptorami, Rys. 3.

Rys. 3. Schemat oddziaływań w kompleksie fenoterol-GPR55. Ligand (pomarańczowy) tworzy wiązania wodorowe z resztami aminokwasowymi receptora (m.in. T195, D192, S207, N293, N312, K305) oraz wiązanie jonowe z D113. Kolorem zielonym zaznaczone zostały domeny transmembranowe (TM I – TM VII).

Ostatecznie, badania pozwolą na zaprojektowanie nowych, selektywnie działających związków mających potencjalne zastosowanie w terapii przeciwnowotworowej (np. rak piersi) oraz w leczeniu niewydolności krążenia [1,2].

Literatura:

1. Paul RK, Wnorowski A, Gonzalez-Mariscal I, Nayak SK, Pajak K, Moaddel R, Indig FE, Bernier M, Wainer IW. (R,R′)-4′-methoxy-1-naphthylfenoterol targets GPR55-mediated ligand internalization and impairs cancer cell motility. Biochem Pharmacol. 2014 Feb 15;87(4):547-61.
2. Plazinska A, Pajak K, Rutkowska E, Jimenez L, Kozocas J, Koolpe G, Tanga M, Toll L, Wainer IW, Jozwiak K. Comparative molecular field analysis of fenoterol derivatives interacting with an agonist-stabilized form of the β₂-adrenergic receptor. Bioorg Med Chem. 2014 Jan 1;22(1):234-46.

Kontakt:
dr hab. n. med. i n. o zdr. Anita Płazińska
Samodzielna Pracownia Chemii i Neuroinżynierii Medycznej
ul. W. Chodźki 4a
20-093 Lublin
Tel. +48814487224
e-mail: anita.plazinska@umlub.pl

Informacje na temat programu Small Grant Scheme znajdują się na stronie NCBR: www.ncbir.pl/en/norwaygrants.

Projekt finansowany/ współfinansowany ze środków funduszy norweskich, w ramach programu Polsko-Norweska Współpraca Badawcza realizowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju.