Pharmakologie (Fach) / fe (Lektion)

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  • R-value The R-value measures how well the simulated diffraction pattern matches the experimentally-observed diffraction pattern. A totally random set of atoms will give an R-value of about 0.63, whereas a perfect fit would have a value of 0. Typical values are about 0.20. The use of the R-free value is a less biased way to look at this. Before refinement begins, about 10% of the experimental observations are removed from the data set. Then, refinement is performed using the remaining 90%. The R-free value is then calculated by seeing how well the model predicts the 10% that were not used in refinement. 
  • Qualitätsindikatoren für experimentelle Daten Ramachandran plot Geometrie und Stereochemie R- und R-free Factor Correlation zwischen Data und structure
  • Spannungsgesteuerte Ionenkan • Na+ (NaV1.1 - NaV1.9)• Ca2+: L-Typ (CaV1 Subfamilie), T-Typ (CaV3 Subfamilie), N-, P/Q-Typ (CaV2 Subfamilie)• K+ (hERG, KV1, KV2, KV3, KV4, KV7, Kir2 Subfamilien)• Cl- (CFTR, ClC)• Kationen, nicht selektiv (TRP Kanäle)
  • hERG Human ether-a-go-go Kanal • wichtig für den Herzrhythmus• Depolarisation öffnet hERG -> K+Ionen-Ausstrom • inaktiviert sehr schnell und erholt sich von der Inaktivierung während der Repolarisation
  • Aktionspotential im Herzen: Depolarisation durch schnelle NaV Kanäle,Plateauphase durch CaV Kanäle,Repolarisation durch KV Kanäle (hERG)
  • hERG - Struktur • Homo- oder Heterotetramer aus α- oder α- und β-Untereinheiten• sechs transmembranen Domänen (S1-6) oSpannungssensor in S4oS5 und S6 bilden selektive PoreoHydrophobe Taschen in derKanalpore
  • NaV1 Familie • Auslösung eines Aktionspotentialsin erregbaren Zellen (Herz, Neuronen, Muskel) • KanalopathienoGeneralisierte Epilepsie (NaV1.1, NaV1.2)oLong QT Syndrom (NaV1.5)overschiedenste starke Schmerzen (NaV1.3, NaV1.7, NaV1.8, NaV1.9) Blocker: Klasse I-Antiarrhythmika, Antiepileptika, Lokalanästhetika
  • NaV1 Familie - Struktur • eine α-Untereinheit und meist mehrere β-Untereinheiten• 4 Domänen (DI-DIV) mit je 6 transmembran Helices (Segment 1-6)oSpannungssensor S4oS5 und S6 bilden Pore Selektivitätsfilter auf Schleife dazwischen
  • Liganden-gesteuerte Ionenkanäle Serotonin (5HT3A) • Acetylcholin (nAChR) konstitutiv aktiv (ENaC)
  • Epithelialer Natriumkanal (ENaC) • In apikalen Membran von EpithelgewebeoLungeodistales Colonodistales Nephron der NiereoSchweiß- und Speicheldrüsen • Regulation des Wasser- und Elektrolythaushalts und Blutdrucks• Regulierung des Oberflächenflüssigkeitsfilms z.B. in Atemwegen• konstitutiv aktiv -> über die Expression und den Abbau reguliert
  • ENaC - Struktur • Heterotrimer ausα-, β-, und γ-Untereinheiten mit je:okurzen intrazellulären N- und C-Terminiozwei transmembran Domänen(M1 und M2) großem extrazellulären Loop • δ-Untereinheit statt α- inPankreas, Testes und Ovarien
  • ENaC - Physiologie • in Verbindungstubuli undSammelrohren der Niere• das Hormon Aldosteron bindet an Mineralokortikoidrezeptoren (MR) und erhöht die Expression von ENaC und der Na+/K+ ATPase • wichtig für Na+ Reabsorptionund K+ Sekretion
  • ENaC - Erkrankungen Gain-of-function Mutationen Liddle Syndrom:oHypertonie, Hypokaliämie, niedrige Aldosteronspiegel, metabolische Alkalose Loss-of-function Mutationen Pseudohypoaldosteronismus Typ Ib (PHAIb)oDehydrierung, Hypotonie, Hyponaträmie, Hyperkaliämie, erhöhterAldosteronlevel, metabolische AzidoseoAußerdem: Hautausschläge, häufige Infektionen der Atemwege, Husten undNießen
  • PHAIb Therapie? Pseudohypoaldosteronismus Typ Ib (PHAIb) Solnatide abgeleitet von der lectin-like domain (TIP) von TNF-αoFördert Reabsorption von Na+ und Wasser in Lungenödem. • Solnatide aktiviert ENaC-> mögliche Therapie für PHAIb? • ENaC Blocker: Kalium-sparende Diuretika Amilorid
  • Elektrophysiologische Methoden • Voltage-Clamp Methode• Patch-Clamp Methode -> Manuell und automatisch• Mikroskopisch mit spannungsabhängigen (Fluoreszenz-)Farbstoffen
  • Spannungsabhängige Farbstoffe • Membrangebunden oder spannungsabhängige Einlagerung in dieMembran• Verschiebung des Absorptions- oder Emissionsmaximums durchSpannungsänderung• Aktionspotentiale messen z. B. in Neuronen und Myozyten + viele Zellen parallel inkl. Richtung und Geschwindigkeit der Potentiale– geringe Sensitivität, Serumbestandteile im Kulturmedium können dieFluoreszenz mindern
  • Voltage-Clamp Technik • Zwei Elektroden intrazellulär (1x "voltage electrode " und 1x "currentelectrode") + eine Referenzelektrode in der BadlösungoVoltage Elektrode misst die SpannungoCurrent Elektrode gibt Strompulse • Zwei-Elektroden Voltage-Clamp hauptsächlich bei Xenopus laevisOozyten + höhere Ströme – nur große Zellen messbar
  • Patch-Clamp Technik • Patch (engl. patch: Flicken) das Membranstück in der PipettenöffnungClamp (engl. clamp: klemmen, festhalten) Konstanthalten derSpannung • Membranpotenzial oder einzelne Ionenkanäle messen vonz.B. Nerven- und Muskelzellen oder pflanzlichen Schließzellen• Je eine Elektrode in der Badlösung (extrazellulär),eine in Micropipette (intrazellulär) • Cell-attached Konfiguration(Bildung des Gigaseals)• Whole-cell Konfiguration• Outside-out Konfiguration• Inside-out Konfiguration
  • manuelles vs. automatisiertes Patch-Clamp Zellsuspension zufällige Auswahl der Zelle einfache intrazelluläreWirkstoffzugabe #unempfindlich für Erschütterungen hoher Durchsatz, 8-384 Zellengleichzeitig Zellsuspension wird in „Cell hotel“ gefüllt,intra- und extrazelluläre Lösung undArzneistoffverdünnungen werden in dievorgesehenen Halterungen gestellt• Roboterarm befüllt Chip mit Zellsuspension,intra- und extrazelluläre Lösung undArzneistofflösungen• Elektroden befinden sich in „Recording head“,Chip wird hinein geschoben, Plattform senktsich ab und Elektroden tauchen in Lösungenein, Strom wird über PC-Bildschirm angezeigt
  • Wechselwirkungen in Proteinen •Elektrostatische Interaktionen:       •Dipol-Dipol Wechselwirkung (Kräfte zwischen Molekülen mit permanenten Dipolen)      •Van der Waals Wechselwirkungen (Nicht polare Moleküle interagieren miteinander über ihre momentanen Dipolmomente)      •Wasserstoffbrückenbindungen      •Ionische Wechselwirkungen (Salzbrücken) •Hydrophobe Wechselwirkungen•Kovalente Bindung (Beispiel: Peptidbindung, Disulfidbindung)
  • Sekundärstruktur •Spezifische geometrische Form eines Proteins•Wichtigste Wechselwirkung: Wasserstoffbrückenbindungen•Vier stark durchstrukturierte Muster: •Helices -> •N-H Gruppe einer Aminosäure bildet eine Wasserstoffbrückenbindung zur CCarbonyl=O Gruppe der um 4 weiter vorne liegenden Aminosäure. •Β-Faltblätter•β-Turns•omega-Loops
  • Tertiärstruktur •Die Tertiärstruktur von Proteinen bezieht sich auf die räumliche Anordnung von Aminosäuren die sich weit entfernt im Polypeptid befinden•Wichtige Kräfte:•Hydrophobe Wechselwirkungen•Van der Waals Wechselwirkungen•Disulfidbindung•Wasserstoffbrückenbindung•Ionische Wechselwirkungen
  • Quartanärstruktur •Proteine aus mehreren Polypeptidsträngen (sogenannten Subunits)•Quartanäre Struktur bezieht sich darauf, wie diese Polypeptidstränge miteinander interagieren und ein zusammengesetztes Protein bilden•Meist über nicht-kovalente Bindungen (Ausnahme: Disulfidbrücken) zusammengehalten
  • Ramachandranplot Welche φ und ψ Winkel sind erlaubt und was sagen sie über die Sekundärstruktur aus?
  • ERK? Extracellular-signal Regulated Kinases oder MAP-Kinase
  • SH2 Src-Homologie-Typ-2-Domänen
  • CYP3A-Familie Substrate: Antidepressiva, Antieleptika, Anti-HIV- Präparate, Antibiotika, Beta-Blocker, Calcium- antagonisten u.a.
  • CYP2C9 Warfarin
  • CYP2D6 Betarezeptorenblocker Antidepressiva Antipsychotika Antiarrhythmika Opioide
  • CYP2C19 Protonenpumpenhemmer  Antiepileptika Antidepressiva Malariamittel         
  • CYP2D6 auf Chromosom? 22

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