Molekulardynamische Untersuchungen zur Charakterisierung von Flexibilität, Bindemechanismen und Bindungsaffinitäten von Aldose Reduktase und Nukleären Rezeptoren:
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2012
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INHALTSVERZEICHNIS
I GRUNDLAGEN UND METHODEN 1
1 EINFUEHRUNG UND PROBLEMSTELLUNG 2
2 PROTEINFLEXIBILITAET UND AFFINITAETSVORHERSAGE IM WIRKSTOFFDESIGN 4
2.1 PROTEINFLEXIBILITAET 4
2.2 AFFINITAETEN 6
2.3 BEDEUTUNG IM WIRKSTOFFDESIGN 7
3 M E T H O D E N 12
3.1 MOLEKULARDYNAMIK-SIMULATIONEN 12
3.1.1 KLASSISCHE MOLEKULARDYNAMIK-SIMULATIONEN - MD 15
3.-1.2 GESTEUERTE MOLEKULARDYNAMIK-SIMULATIONEN ( STCERED
MOLEKULARDYNAMIK- SIMULATIONEN , SMD) 19
3.2 THCRMODYNAMISCHE INTEGRATION - T I 21
3.2.1 BERECHNUNG RELATIVER FREIER BINDUNGSENTHALPIEN 24
3.2.2 METHODE DER THERMODYNAMISCHEN INTEGRATION 25
4 MODELLSYSTEME 2 8
4.1 ALDOSE REDUKTASE 28
4.1.1 ALDO-KETO-REDUKTASEN SUPERFAMILIC . 28
4.1.2 STRUKTUR DER ALDOSE REDUKTASE - FLEXIBILITAET DER BINDETASCHE . . .
. 29
4.1.3 KINETIK UND MECHANISMUS DER ALDOSE REDUKTASE 35
4.1.4 PHYSIOLOGISCHE BEDEUTUNG DER ALDOSE REDUKTASE 38
4.1.4.1 SORBITOL-STOFFWECHSELWEG UND METABOLISCHE AUSWIRKUNGEN 40 4.1.5
INHIBITOREN DER ALDOSE REDUKTASE 45
4.1.5.1 CARBONSAEUREDERIVATE 45
4.1.5.2 ZYKLISCHE IMIDE 46
4.1.5.3 PHCNOLISCHE VERBINDUNGEN 47
4.1.5.4 BEMERKUNGEN 48
4.2 NUKLEAERE REZEPTOREN 53
4.2.1 MECHANISMUS UND INHAERENTE FLEXIBILITAET DER NRS 55
4.2.2 ANDROGENREZEPTOR 59
4.2.3 ESTROGENREZEPTOR 60
X I
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IMAGE 2
II UNTERSUCHUNGEN, AUSWERTUNGEN UND ERGEBNISSE 6 2
5 PROTEINFLEXIBILITAET UND UNERWARTETE BINDEMODI: MD-SIMULATIONEN ZUR
ALR2 6 3 5.1 VORSTELLUNG DER SYSTEME UND FRAGESTELLUNG 63
5.2 METHODISCHES 64
5.3 MD-SIMULATIONEN DER ITA-KOMPLEXSTRUKTUR 66
5.3.1 MD-SIMULATION DER ALR2-ITA-KOMPLEXSTRUKTUR 66
5.3.2 MD-SIMULATION DER ALR2-ITA-FREIEN-KOMPLEXSTRUKTUR 71
5.3.3 DISKUSSIOII 75
5.4 MD-SIMULATIONEN DER ITB-KOMPLEXSTRUKTUR 77
5.4.1 MODELLIERUNG VON TRP 219 78
5.4.2 MD-SIMULATIONEN DER ALR2-ITB-KOMPLEXSTRUKTUR 80
5.4.2.1 VARIANTE A 80
5.4.2.2 VARIANTE B 85
1 5.4.2.3 VARIANTE C 89
5.4.2.4 DISKUSSION 94
5.4.3 UNTERSUCHUNG DER MOLEKUELSTRUKTUR DES LIGANDEN ITB 96
5.4.3.1 QUANTENMECHANISCHE BERECHNUNG DER H-BRUECKENSTAERKE ZWI SCHEN TRP
20 UND ITB 96
5.4.3.2 MD-SIMULATIONCN DER ITB-KOMPLEXSTRUKTUR MIT VERAENDER TEN
PARAMETERN 101
5.4.4 MD-SIMULATIONEN DER ALR2-ITB-FREIEN-KOMPLEXSTRUKTUR 109 5.4.4.1
VARIANTE A 109
5.4.4.2 VARIANTE B 113
5.4.4.3 VARIANTE C 118
5.4.4.4 DISKUSSION 123
5.4.5 CLUSTCRING DER DREI VARIANTEN DER ITB-FRCIEN KOMPLEXSIMULATIONEN .
124 5.5 ZUSAMMENFASSENDE BEMERKUNGEN 128
6 SMD-SIMULATIONEN: UEBERGANG D E R HOLO- IN DIE APO-FORM D E R ALDOSE
REDUK T A S E 138
6.1 VORGEHENSWEISE 139
6.1.1 SUCHE EINES IDEALEN PFADES 141
6.1.2 ABHAENGIGKEIT DER KRAFTPROFILE VON PARAMETERN V UND K 143
6.2 PFAD A 144
6.3 PFAD B 149
6.4 PFAD C 154
6.5 PFAD D 158
6.5.1 MD-SIMULATION NACH PFAD D 160
6.6 DISKUSSION 163
7 SMD-SIMULATIONEN A M ANDROGEN- UND ESTROGENREZEPTOR 172
7.1 ANDROGENREZEPTOR 173
XII
IMAGE 3
7.1.1 METHODE 173
7.1.2 RESULTATE 176
7.1.2.1 PFAD B 183
7.1.2.2 PFAD E 186
7.2 ESTROGENREZEPTOR 188
7.2.1 METHODE 188
7.2.2 RESULTATE 190
7.2.2.1 PFAD A 194
7.2.2.2 PFAD B 197
7.3 ZUSAMMENFASSUNG DER ERGEBNISSE UND ABSCHLIESSENDE BETRACHTUNG 203
THERMODYNAMISCHE INTEGRATIONSRECHNUNGEN A M MODELLSYSTEM D E R ALDOSE
RE D U K T A S E 206
8.1 PROBLEMSTELLUNG 206
8.2 METHODIK 208
8.3 TESTSYSTEM 209
8.4 MODELLSYSTCM FIDARESTAT-SORBINIL 210
III ZUSAMMENFASSUNG, SUMMARY 2 1 7
9 ZUSAMMENFASSUNG 2 1 8
10 SUMMARY 222
A VERWENDETE SOFTWARE 2 2 7
B PUBLIKATIONEN UND POSTERBEITRAEGE 2 2 8
B.L PUBLIKATIONEN 228
B.2 POSTERBEITRAEGE 228
TABELLENVERZEICHNIS 2 3 0
ABBILDUNGSVERZEICHNIS 2 3 1
ABKUERZUNGSVERZEICHNIS 2 3 6
LITERATURVERZEICHNIS 2 3 9
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