Samenvatting
Samenvatting/College uitwerkingen Ontwerp & Synthese (2122-S1)
- Instelling
- Universiteit Leiden (UL)
Dit document omvat alle behandelde onderdelen van het vak O&S, waarbij de belangrijkste onderdelen uitgewerkt zijn.
[Meer zien]Voorbeeld 3 van de 19 pagina's
Voorbeeld 3 van de 19 pagina's
In winkelwagengesponsord bericht van onze partner
Verkoper
Volgen
Voorbeeld van de inhoud
Ontwerp en syntheseThema 1: Medicijn Targets
Er zijn verschillende klassen van eiwitten die als medicijn kunnen dienen, waaronder
enzymen, ion kanalen, transport eiwitten, nucleaire receptoren en G-protein-coupled
receptors (GPCRs) Ongeveer een derde van alle targets zijn GPCRs.
750-800 genen van het genoom coderen voor GPCRs en er zijn verschillende klassen. In
voor dit vak zijn klassen A, B en C van belang. Overeenkomstig tussen alle klassen zijn de
N-terminus die ten opzichte van de cel naar buiten gaat, in het lipide membraan zitten zeven
transmembrane alfahelices die in een soort cirkel tussen de lipiden zitten en de C-terminus
gaat de cel in. De bindingsplaats, de orthosteric side, bevind zich altijd aan de buitenkant van
de cel. Het allostere gebied kan overal voorkomen.
A B C
De grootste variatie binnen verschillende receptoren zit vooral op de N-terminus en in het
specifiek op de orthosterische bindingsplaats. Het transmembraan laat over het algemeen
het minste verschil zien en de C-terminus een beetje, omdat dat gebied in contact staat met
het G-eiwit. Dit wordt verklaard doordat er heel veel verschillende liganden zijn en relatief
weinig G-eiwitten.
Een G-eiwit is een trimeer eiwit bestaande uit een α en een βɣ subunit. De effector eiwit
wordt geactiveerd/geremd door het G-eiwit. De agonist laat een reactie optreden na binding
en de antagonist bindt zonder een verdere werking op de receptor uit te oefenen.
Adenosine receptoren en hun liganden
Adenosine receptoren vallen onder de klasse A van GPRCs. Het endogene ligand is
adenosine en adenylaat cyclase fungeert als de effector en zet
ATP om in cAMP. Er zijn verschillende subtypes van de
adenosine receptoren, namelijk; A1 A2A, A2B en A3. A1 en A3 zijn
gebonden aan de Gαi-eiwit, wat staat voor inhibitory en
verlaagt dus de productie van cAMP. A 2A en A2B zijn gebonden
aan GαS (simulatory) en verhogen de productie van cAMP.
De adenosine A1 receptor (A1R) bestaat uit 326 aminozuren, wat het een klein molecuul
maakt. De receptoren zijn over het hele lichaam verspreid. Natuurlijke liganden (o.a. cafeïne
en adenosine) binden relatief slecht aan hun receptor, want ze zijn niet selectief.
1
,Het Van der Waals-oppervlak is een model van een molecuul, dat illustreert waar een
oppervlak voor het molecuul zou kunnen zitten. De straal waarbinnen een atoom een
invloedssfeer heeft. Binnen die straal kan een chemische reactie
aangegaan worden met het molecuul. Wanneer er dan ook nog een
elektronen dichtheid omheen getekend wordt, zegt het iets over de
partiele lading en dit maakt iets duidelijk over de fysisch chemische
eigenschappen van het molecuul.
Door de natuurlijke ‘voorbeeld’ moleculen te overlappen met de
nieuw gesynthetiseerde moleculen, kan er vergeleken worden. Zo
kun je zien dat bijvoorbeeld een positieve groep en een negatieve
groep op elkaar liggen (rode cirkel). Je gaat dan draaien tot de
karakteristieke groepen matchen (negatief bij negatief etc.). Of
dezelfde groepen kunnen op elkaar gelegd worden, dit is het ‘N 6-C8’
model.
Farmacofoor zijn de voorwaarden waaronder een goed ligand
gemaakt kan worden. Oftewel, de abstracte beschrijving van
moleculaire kenmerken die nodig zijn voor moleculaire herkenning
van een ligand door een biologisch macromolecuul. Het kan ook
onderzocht worden via actieve analoge toenadering.
In sommige gevallen is het fysisch niet mogelijk om nog extra groepen toe te voegen, waar
dat wel nodig is. Er is dan een ruimte tussen het ligand en de receptor, wat eventueel zou
kunnen bijdragen aan affiniteit en dergelijke. Om dit te voorkomen moet er aandacht besteed
worden aan de receptor zelf.
3D eiwit structuren (dit komt niet actief in het tentamen maar dient als introductie)
De 3D structuur van een eiwit kan op verschillende manieren verkregen worden.
Homologie modelleringen: Een bekende eiwit structuur wordt gebruikt om de structuur
van een ander soortgelijk eiwit te bepalen. Dit gaat met behulp van de aminozuur-
sequentie, die aan elkaar ‘aligned’ worden. Vervolgens worden de aminozuren
aangepast en de structuur geoptimaliseerd, om bijv. botsingen te voorkomen en
atoominteracties te versterken. Daarna moet er gekeken worden of liganden in het eiwit
passen.
Om te bekijken hoe het eiwit eruit ziet is röntgenstraling nodig, aangezien de eiwitten
vaak te klein zijn om de vouwingen te zien met zichtbaar licht. Dit werkt, doordat het
atoom de energie opneemt en vervolgens weer uitstraalt in meerdere richtingen.
Hetzelfde gebeurd bij elektromagnetische microscopie
Artificieel intelligence modellering: Een intelligente computer is gespecialiseerd in het
vouwen van eiwitten.
Partiële agonist: activeert de receptor niet maximaal. Door te bepalen wat een ligand een
agonist maakt, kan je het agonisme optimaliseren.
Structuur A2A
De eerste kristal structuur die gevisualiseerd werd, was Rodopsine, wat geclassificeerd
wordt als een GPRC. De expressie van rodopsine is heel hoog en het ligand wordt covalent
gebonden. Verder is de homologie van rodopsine vrij laag in vergelijking tot ander GPCRs en
bind het aan andere type G-eiwitten, waardoor de visualisatie net kansloos was.
2
, De Adenosine A2A receptor is relatief lang (410 aminozuren), waarbij de lengte voornamelijk
in de C-terminal zit. De receptor wordt in het CNS en de periferie tot expressie gebracht.
De natuurlijke ligand voor de receptor, namelijk adenosine (links) heeft
als hoofdzakelijk element een xanthine. Dus op basis van de xanthine
zijn meerdere antagonisten gemaakt. Er zijn ook A2A antagonisten
zonder xanthine als basis, maar die lijken er nog steeds erg op.
ZM241385 is een non-xanthine en deze wordt mee gekristalliseerd in
de A2A receptor.
Kristallisatie van transmembrane eiwitten is over het
algemeen een stuk lastiger dan eiwitten uit het cytosol
en daarom wordt er bij transmembrane eiwitten gebruik
gemaakt van een construct. Het is ook van belang dat
alle ‘losse’ onderdelen van het eiwit verwijderd worden en vervangen worden voor iets
anders, vaak een signaalpeptiden (leidt tot hoge expressie).
Voor het kristallisatie proces moet er veel van het receptor eiwit aanwezig zijn en daarom
wordt het vermeerderd. Dit kan met behulp van o.a. celkweken en virussen. Dan wordt het
membraan geprept en vervolgens opgelost = solubilization. Vervolgens moet de A2A receptor
gezuiverd worden. Gedurende het gehele proces was een stof aanwezig met een lage
affiniteit tot de A2A receptor, die later weggewassen is en vervangen door ZM241385. Uit een
keuze van 20.000 verschillende kristallisatie condities, waarvan een mix van monoolein en
cholesterol optimaal was.
De kristalstructuur wordt vervolgens gebruikt om een model te maken en dat te gaan
‘trainen’. Er worden dan verschillende liganden ingegooid, waarvan een aantal bekende
antagonisten en heel veel decoy compounds die niet kunnen binden. Dan kan er gescreend
worden met onbekende stoffen die kunnen binden met de receptor en vervolgens kunnen
deze getest worden in de praktijk.
Thema 2: Medicijn Moleculen
Organische chemie in medicijnen
Wanneer de target ID en validatie van een stof is voldaan, kan high-throughput screening
worden uitgevoerd. Dit is de screening van heel veel stoffen onder op een target. Deze
stoffen zijn te vinden in een ‘bibliotheek vol stoffen’. Deze stoffen zijn o.a. verkregen via
commerciële bronnen, academische onderzoeksgroepen, maar niet van andere
farmaceutische bedrijven. Om als bedrijf meer stoffen in de bieb te stoppen, worden er soms
projecten opgezet met bijv. bepaalde verbindingen die weinig voorkomen.
Manieren om stoffen te synthetiseren, die allen bestaan uit organische synthese, maar
behandelen verschillende aspecten van chemische complexiteit en diversiteit.
- Doelgerichte synthese (TOS): Meest klassieke manier, waarbij een stof uit de natuur
nagemaakt wordt in het lab. Wanneer lukt, kan dat leiden tot goedkopere productie van
de stof, maar men kan er dan ook kleine aanpassingen in gaan maken. Dit wordt gedaan
via retrosynthese (= analyse van omgekeerde syntheses) Hoe kan ik deze stof af breken
en wat krijg ik dan en wat zijn de beginstoffen?
- Parallelle synthese (PS): Maakt ook gebruik van retrosynthetische analyse, maar
verschilt in dat er een variatie geïntroduceerd gaat worden. Hierbij werk je tot een
common intermediair.
- Combinatorische chemie (CC): Uit een mengsel van allerlei verschillende moleculen,
komen er verschillende combinaties van deze moleculen in het reactie product. Verder
3
Voordelen van het kopen van samenvattingen bij Stuvia op een rij:
Verzekerd van kwaliteit door reviews
Stuvia-klanten hebben meer dan 700.000 samenvattingen beoordeeld. Zo weet je zeker dat je de beste documenten koopt!
Snel en makkelijk kopen
Je betaalt supersnel en eenmalig met iDeal, creditcard of Stuvia-tegoed voor de samenvatting. Zonder lidmaatschap.
Focus op de essentie
Samenvattingen worden geschreven voor en door anderen. Daarom zijn de samenvattingen altijd betrouwbaar en actueel. Zo kom je snel tot de kern!
Veelgestelde vragen
Wat krijg ik als ik dit document koop?
Je krijgt een PDF, die direct beschikbaar is na je aankoop. Het gekochte document is altijd, overal en oneindig toegankelijk via je profiel.
Tevredenheidsgarantie: hoe werkt dat?
Onze tevredenheidsgarantie zorgt ervoor dat je altijd een studiedocument vindt dat goed bij je past. Je vult een formulier in en onze klantenservice regelt de rest.
Van wie koop ik deze samenvatting?
Stuvia is een marktplaats, je koop dit document dus niet van ons, maar van verkoper ldegroene. Stuvia faciliteert de betaling aan de verkoper.
Zit ik meteen vast aan een abonnement?
Nee, je koopt alleen deze samenvatting voor €4,99. Je zit daarna nergens aan vast.
Is Stuvia te vertrouwen?
4,6 sterren op Google & Trustpilot (+1000 reviews)
Afgelopen 30 dagen zijn er 60904 samenvattingen verkocht
Opgericht in 2010, al 14 jaar dé plek om samenvattingen te kopen