Modelaje molecular comparativo de los receptores 5-HT2, de serotonina y estudio del modo de unión de sus antagonistas

Abstract

Los receptores acoplados a proteína G (GPCRs) y entre estos, los de la familia 5-HT2 de serotonina, han despertado en los último años un gran interés como posible diana terapeutica pero, asimismo, existe un importante desconocimiento por lo que respecta al conocimiento de su estructura molecular y de sus mecanismos de afinidad, eficacia y selectividad de sus ligandos. Debido a la carencia de conocimientos experimentales por lo que respecta a la estructura terciaria de estos receptores se ha intentado deducir farmacoforos para sus ligandos mediante estudios de relaciones de estructura-actividad basados en la comparación de series de ligandos. La presente tesis doctoral ha abordado la construcción, validación y comparación de modelos moleculares de los 5-HT2A, 5-HT2B Y 5-HT2C y de sus ligandos, analizando también las diferencias entre especies (como por ejemplo: hombre, rata, ratón, etc.). Se ha puesto un enfasis especial en el estudio del centro activo de los receptores nombrados y de las diferencias que podrían condicionar la selectividad del ligando. Por lo que respecta a los ligandos seleccionados, se han utilizado los descritos en la bibliografía que han manifestado una cierta selectividad por algunos de estos receptores. Entre los mas interesantes hemos encontrado una serie de pirilureas recientemente sintetizadas y evaluadas por investigadores de Smithkline Beecham Pharmaceuticals, las cuales son los primeros compuestos que presentan una notable selectividad por los receptores 5-HT2B/2C. frente al 5-HT2A- A partir de los resultados se propone la síntesis y evaluación farmacológica de nuevos compuestos que puedan aportar información sobre la validez de los modelos propuestos y que puedan resultad selectivos enfrente de los receptores estudiados. Para la construcción de los modelos se ha desarrollado un nuevo protocolo basado, eso si, en la metodología clásica que utilizan otros autores. A modo de sumario esta metodología consiste en los siguientes apartados: 1/ Alineamento múltiple de secuencias de GPCRs. 2/ Estudio de la predicción de la estructura secundaria de los receptores. 3/ Construcciópn del "backbone" de la proteína mediante los correspondientes ángulos fi y psi . 4/ Modelado del paquel Transmembrana: orientación o posicionamiento relativo de las hélices teniendo en cuenta: a/ Que el posicionamiento relativo de las hélices sea similar al de la Rodopsina; la única GPCR de la que se disponen los datos estructurales experimentales, aunque de baja resolución. En los meses previos a la lectura de la tesis apareció publicada una estructura cristalizada de la Rodopsina bovina a mayor resolución que la utilizada en nuestro estudio. b/ El pefil de hidrofobicidad de las hélices, de forma que la parte mas apolar se dispone orientada hacia el exterior y que las hélices globalmente mas apolares esten expuestas a los fosfolípidos que las más polares. c/ Datos de Biología Molecular y mutagénesis como, por ejemplo, los experimentos que determinan la implicación de las diferentes hélices en el reconocimiento de ligandos. 5/ La geometría de la estructura de la proteína entera, se optimiza mediante minimización energética utilizando cálculos de mecánica molecular y dinámica molecular utilizando determinadas restricciones para fijar las posiciones relativas de las hélices, una respecto a las otras. Una vez validados los modelos con su ligando natural, la serotonina y mediante programas de validación de la estructura, se ha analizado las interacciones de los ligandos mediante programas de docking (QXP y AUTODOCK) con los diferentes modelos de subtipos de receptores. Paralelamente se han realizado estudios de modelaje molecular de tipo indirecto (estudios de relaciones estructura-actividad) de una serie de butirofenonas sintetizadas en el departamento de Química-Física de la Facultad de Farmacia de la Universidad de Santiago de Compostela. Este estudio GRID-GOLPE se ha llevado a cabo en la Universidad de Bari (Italia) y más concretamente en el departamento de Química-Física de la Facultad de Farmacia dentro del marco de colaboración entre las tres Universidades.