@phdthesis{Kloeckner2013,
  author    = {Kl{\"o}ckner, Jessica Vanessa},
  title     = {Design Subtyp-selektiver Agonisten und Antagonisten muskarinischer Rezeptoren},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-77403},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2013},
  abstract  = {Die Subtypselektivit{\"a}t von Liganden f{\"u}r einzelne Rezeptoren, deren Aktivierung und die anschließende Signalweiterleitung sind bis heute weitestgehend ungekl{\"a}rt. Die hier synthetisierten Liganden-Gruppen sollen helfen, die verschiedenen Prozesse am muskarinischen Rezeptor und seinen Subtypen zu verstehen. Die Einzelprojekte werden im Folgenden vorgestellt. 1) Um mittels FRET-Mikroskopie den Einfluss von allosteren Modulatoren, die sich von W84 bzw. Naphmethonium ableiten, in Bezug auf die Konformations{\"a}nderung aktivierter Rezeptoren untersuchen zu k{\"o}nnen, wurden die bekannten allosteren Bausteine sowie eine Reihe neuer Derivate synthetisiert. Alle untersuchten Substanzen zeigten einen hemmenden Effekt auf die mit dem Agonisten Iper-oxo vorstimulierten Rezeptoren. Das heißt, die Verbindungen ließen sich als negative allostere Modulatoren charakterisieren. 2) Da Iperoxo aufgrund seiner großen agonistischen Aktivit{\"a}t ein interessantes Werkzeug f{\"u}r die Grundlagenforschung darstellt, war es von großer Bedeutung, eine schnelle und reproduzierbare Synthese zu gew{\"a}hrleisten. Ausgehend von Propargylalkohol wurde in einer Mannich-Reaktion 4-Dimethylamino-but-2-en-1-ol gebildet, was mit dem zuvor hergestellten 3-Nitro-Δ2-isoxazolin zur Iperoxo-Base umgesetzt wurde. Neben einer deutlichen Ausbeutesteigerung ist nun die Reproduzierbarkeit im Gegensatz zu der von Dallanoce et al. publizierten Synthese gew{\"a}hrleistet. 3) Um den Einfluss der Kettenl{\"a}nge der Hybride Iper-6-Phth und Iper-6-Naph auf die agonistische Aktivit{\"a}t und Subtypselektivit{\"a}t der Substanzen untersuchen zu k{\"o}nnen, wurde versucht, Hybride verschiedener Kettenl{\"a}ngen herzustellen. Dabei konnte Iper-4-Phth erhalten werden. 4) Weiterhin sollte der Einfluss der Alkylkette am Stickstoff-Atom auf die Wirksamkeit in Bezug auf Affinit{\"a}t und Zellantwort des Iperoxo-Molek{\"u}ls ohne allosteren Modulator analysiert werden. Hierzu wurden die N-alkylierten Iperoxo-Derivate mit den Kettenl{\"a}ngen C2 bis C10 synthetisiert.. Mithilfe von Radioligand-Bindungsstudien und der dynamischen Massenumverteilung sollte die konformative {\"A}nderung des Rezeptors durch Aktivierung und die Signalweiterleitung untersucht werden. Durch Verl{\"a}ngerung der N-Alkylkette zeigte sich ein Wirksamkeitsverlust, d. h. die Dosis-Wirkungs-Kurven der prozentualen Zellantwort wurden im Vergleich zu denen des Iperoxos nach rechts verschoben. In Untersuchungen an der Rezeptor-Mutante CHO-hM2-Y1043.33A zeigte sich zudem, dass f{\"u}r den maximalen Effekt eine deutlich h{\"o}here Konzentration der Iperoxo-Derivate ben{\"o}tigt wird, wobei dieser Wirksamkeitsverlust im Vergleich zum Rezeptor-Wildtyp f{\"u}r Iperoxo selbst am st{\"a}rksten ausgepr{\"a}gt ist. Allerdings weisen Iperoxo und seine N-alkylierten Derivate an dieser Mutante eine h{\"o}here intrinsische Aktivit{\"a}t auf als die Kontrollverbindungen Oxotremorin M, C1-IP-C1 und Acetylcholin. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass Iperoxo ebenso wie Oxotremorin, Acetylcholin, aber auch die kurzkettigen Iperoxo-Derivate neben dem Gi-Signalweg auch den Gs-Weg aktivieren k{\"o}nnen, wohingegen die langkettigen Derivate eine Gi-Signalwegs-Selektivit{\"a}t aufweisen. 5) In Analogie zu den N-alkylierten-Iperoxo-Derivaten sollten Untersuchungen mit den Antagonisten N-Alkyl-Atropin und -Scopolamin durchgef{\"u}hrt werden. In beiden F{\"a}llen zeigte das N-Methyl-Derivat eine h{\"o}here Affinit{\"a}t zum Rezeptor als der jeweilige Antagonist selbst, was auf die durch Alkylierung generierte positive Ladung zur{\"u}ckzuf{\"u}hren ist. Durch Verl{\"a}ngerung der Alkylketten ist jeweils eine Abnahme der Affinit{\"a}t zu beobachten. Die Affinit{\"a}t findet ebenfalls in beiden F{\"a}llen mit dem Butyl-Derivat ihr Minimum. Der anf{\"a}ngliche Affinit{\"a}tsverlust l{\"a}sst sich durch die zunehmende sterische Hinderung des Molek{\"u}ls erkl{\"a}ren, der sp{\"a}tere Anstieg bei einer Alkylkette l{\"a}nger als C4 deutet auf eine Wechselwirkung dieser langen Alkylkette mit einer weiteren (allosteren) Bindungsstelle hin. 6) Ausgehend von Iperoxo sollten dualstere Liganden entwickelt werden, die durch geeignete allostere Modulatoren selektiv nur einen Rezeptor-Subtyp adressieren und diesen durch Iperoxo aktivieren sollten. Als allostere Bausteine sollten die M4-selektiven Thienopyridine und die M1-selektiven Chinolone verwendet werden. 7) Zur Fluoreszenzmarkierung sollte Iperoxo-Base zudem mit dem Farbstoff Py-1 umgesetzt werden.},
  subject      = {Muscarinrezeptor},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Baetz2012,
  author    = {B{\"a}tz, Julia},
  title     = {FRET-basierte Untersuchungen zur ligandenselektiven Beeinflussung der Rezeptorkonformation durch orthosterische und allosterische Liganden am Beispiel des muskarinischen M2 Acetylcholinrezeptors},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-72836},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2012},
  abstract  = {Zahlreiche experimentelle Befunde lassen vermuten, dass G-Protein gekoppelte Rezeptoren (GPCR) nach ihrer Aktivierung einer ligandenselektiven {\"A}nderung der Rezeptorkonformation unterliegen. Ziel der vorliegenden Arbeit war es dieses Ph{\"a}nomen am Subtyp 2 der muskarinischen Acetylcholinrezeptoren (M2 AChR) zu untersuchen. Muskarinische Acetylcholinrezeptoren (mAChR) k{\"o}nnen in f{\"u}nf Subtypen (M1-M5) unterschieden werden. Durch die Beteiligung der mAChR an zahlreichen physiologischen Prozessen stellen sie wichtige Zielstrukturen pharmakologischer Therapien dar. Da die orthosterische Ligandenbindestelle (= Bindestelle des endogenen Liganden) in allen f{\"u}nf Subtypen hoch konserviert ist, wird ihr pharmakologischer Nutzen derzeit allerdings durch die unselektive Rezeptormodulation und dem damit verbundenen Auftreten unerw{\"u}nschter Arzneimittelwirkungen stark limitiert. Ein Ansatz zur Erzielung subtypselektiver Effekte besteht in der Verwendung allosterischer Modulatoren. Da die allosterische Bindestelle der mAChR eine geringere Sequenzhomologie aufweist, k{\"o}nnen so gezielt einzelne Subtypen der mAChR reguliert werden. Der M2 AChR stellt hinsichtlich allosterischer Modulation ein gut charakterisiertes Modellsystem dar. F{\"u}r ihn wurde bereits eine Vielzahl allosterischer Liganden entwickelt. Auch bitopische Liganden, die sowohl einen allosterischen als auch einen orthosterischen Anteil enthalten, wurden f{\"u}r den M2 AChR bereits beschrieben. Im ersten Teil der vorliegenden Arbeit wurden verschiedene FRET-Sensoren des M2 AChR generiert und charakterisiert. Als FRET-Paar wurden das cyan fluoreszierende Protein (CFP) und der niedermolekulare fluorescein-basierte Fluorophor FlAsH (fluorescein arsenical hairpin binder) gew{\"a}hlt. CFP wurde in den Sensoren am Ende des C-Terminus angef{\"u}gt. Die zur Markierung mit FlAsH n{\"o}tige Tetracysteinsequenz wurde in verschiedenen Bereichen der dritten intrazellul{\"a}ren Rezeptorschleife (IL) eingebracht. Die auf diese Weise erstellten Re-zeptorsensoren trugen das Tetracysteinmotiv in der N terminalen (M2i3-N) bzw. in der C terminalen Region (M2i3-C) von IL 3. Die Charakterisierung der Rezeptorsensoren bez{\"u}glich Ligandenbindung, Gi-Protein Aktivierung und β-Arrestin2 Translokation ergab keine signifikanten Unterschiede zwischen M2i3-N, M2i3 C und M2CFP oder Wildtyp M2 AChR. Zun{\"a}chst wurden sowohl unterschiedliche orthosterische, als auch allosterische Liganden hinsichtlich ihrer mittleren effektiven Konzentration und ihrer maximalen Wirkst{\"a}rke an den Rezeptorsensoren untersucht. Mit Hilfe von FRET-Messungen konnte ein superago-nistisches Verhalten des orthosterischen Testliganden Iperoxo gezeigt werden. Die Eigenschaften der allosterischen Substanzen wurden durch Messung der Rezeptordeakti-vierungskinetik und des maximalen Hemmeffekts auf einen vorstimulierten Rezeptor charakterisiert. Alle allosterischen Liganden deaktivierten den vorstimulierten M2 AChR mit einer schnelleren Kinetik als Atropin. Die EC50-Werte der unterschiedlichen Substanzen waren unabh{\"a}ngig von der Markierungsposition im verwendeten Rezeptorsensor vergleich-bar. Ausnahmen bildeten die allosterischen Liganden JK 289, JK 338, ½ W84 und EHW 477, die liganden- und sensorabh{\"a}ngig unterschiedliche mittlere effektive Konzentrationen aufwie-sen. Bei der Untersuchung der Konformations{\"a}nderung des M2 AChR konnte kein liganden-selektiver Unterschied zwischen den FRET-Signalen f{\"u}r 19 getestete orthosterische Liganden beobachtet werden. Dies deutet darauf hin, dass alle orthosterischen Testliganden eine dem Acetylcholin (ACh) vergleichbare {\"A}nderung der M2 AChR Konformation induzier-ten. Um zu untersuchen, ob f{\"u}r die orthosterischen Testliganden eine Korrelation zwischen ihrer maximalen Wirkst{\"a}rke hinsichtlich Rezeptoraktivierung in FRET-Experimenten und der Aktivierung nachgeschalteter Signalwege besteht, wurde die orthosterisch-vermittelte Translokation von β-Arrestin2 mit Hilfe der Konfokalmikroskopie bestimmt. Bis auf 5-Methyl-furmethiodid translozierten alle orthosterischen Liganden β-Arrestin2 in einem Ausmaß, das mit der maximalen Rezeptoraktivierung vergleichbar war. Dagegen rief 5 Methylfurmethiodid verglichen mit dem endogenen Liganden ACh zwar eine ca. halbmaximale Rezeptorakti-vierung, aber nur eine {\"a}ußerst geringe β-Arrestin2 Translokation hervor. Im zweiten Teil der Arbeit wurde der Einfluss verschiedener Allostere auf eine ligandenselektive Konformations{\"a}nderung des M2 AChR untersucht. Die allosterischen Liganden JK 337 und Seminaph beeinflussten den M2i3-C Sensor signifikant st{\"a}rker, als das M2i3-N Konstrukt. Dagegen zeigte EHW 477 eine st{\"a}rkere Beeinflussung der Rezeptorkon-formation des M2i3-N-, als des M2i3-C Sensors. Dies erlaubt die Vermutung, dass JK 337 und Seminaph eine st{\"a}rkere Bewegung unterhalb von Transmembrandom{\"a}ne (TM) 6, als unterhalb von TM 5 hervorriefen. Die Ergebnisse f{\"u}r EHW 477 legen nahe, dass TM 5 eine gr{\"o}ßere Bewegung eingeht, als TM 6. FRET-basierte Untersuchungen der Einfl{\"u}sse der allosterischen Testliganden auf nachgeschaltete Signalwege ergaben, dass sowohl die Akti-vierung des Gi Proteins, als auch die β-Arrestin2 Translokation selektiv durch einzelne allosterische Liganden beeinflusst werden. Auch ein Zusammenhang zwischen Rezeptor-aktivierung und der Regulation nachgeschalteter Signalwege war erkennbar. Allerdings waren auf Grund der Versuchsbedingungen keine quantitativen Aussagen m{\"o}glich. Im Folgenden wurden die bitopischen Liganden Hybrid 1 und 2 (H 1, H 2) hinsichtlich ihres Effekts auf die Konformations{\"a}nderung des M2 AChR untersucht. W{\"a}hrend eine Stimulation mit H 1 vergleichbare FRET-Signale an beiden Sensoren ergab, konnte mit H 2 weder am M2i3-N-, noch an M2i3-C Sensor eine FRET-{\"A}nderung detektiert werden. Um den mangeln-den Effekt der Hybridsubstanzen in FRET-mikroskopischen Untersuchungen aufzukl{\"a}ren, wurden verschiedene Ans{\"a}tze gew{\"a}hlt: Mit kettenverl{\"a}ngerten Derivaten der Hybridsubstanzen konnte in FRET-Messungen eine {\"A}nderung des FRET-Signals detektiert werden. Die Entfernung des allosterischen Bausteins f{\"u}hrte in FRET-Experimenten zu einer verglichen mit dem endogenen Liganden ACh etwa halbmaximalen Aktivierung beider Sensoren. Dagegen resultierte die Mutation der alloste-rischen Bindestelle in nachfolgenden FRET-Untersuchungen mit H 1 und H 2 in keiner Signal{\"a}nderung des FRET-Ratio. Diese Beobachtungen f{\"u}hrten zu der Annahme, dass die Linkerkette, die orthosterischen und allosterischen Baustein der Hybride miteinander verbindet, zu kurz war um eine gleichzeitige Bindung an die allosterische und orthosterische Bindestelle zu erm{\"o}glichen. Ein anderer Erkl{\"a}rungsansatz besteht darin, dass nach Bindung des Orthosters der Kanal zwischen orthosterischer und allosterischer Bindestelle durch die Konformations{\"a}nderung des Rezeptors verschlossen wird, weshalb keine dauerhafte, dualsterische Bindung der Hybridsubstanzen an den M2 AChR m{\"o}glich ist. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit ist es gelungen mittels FRET-Experimenten die Existenz einer ligandenselektiven Rezeptorkonformation des M2 AChR mit allosterischen Liganden nachzuweisen. Dar{\"u}ber hinaus konnte auch ein Bezug zum Auftreten einer funktionellen Selektivit{\"a}t mit allosterischen Liganden hergestellt werden. Die Untersuchung von 19 orthosterischen Liganden hinsichtlich ihres Einflusses auf die Rezeptorkonformation des M2 AChR ergab keinen Hinweis auf eine ligandenselektive Konformations{\"a}nderung. Die Betrachtung der orthosterisch-vermittelten Translokation von β-Arrestin2 zeigte, dass zwischen der Effizienz der orthosterischen Testliganden, den M2 AChR zu aktivieren und dem Ausmaß, in dem sie eine β Arrestin2 Translokation induzierten eine direkte Korrelation besteht. Lediglich 5-Methylfurmethiodid rief eine ungleich geringere β-Arrestin2 Translokation hervor, verglichen mit dem Ausmaß an Rezeptoraktivierung. Diese Beobachtung deutet auf die Existenz eines signaling-bias f{\"u}r diesen Liganden hin. Die Untersuchung der dualsterischen Liganden H 1 und 2 bez{\"u}glich ihrer F{\"a}higkeit zur Rezeptoraktivierung ergab, dass erst durch eine Verl{\"a}ngerung der Linkerkette, durch die orthosterischer und alloste-rischer Baustein miteinander verbunden sind eine Konformations{\"a}nderung des M2 AChR hin zu einer aktiven Konformation erreicht werden kann. Es kann somit angenommen werden, dass in den urspr{\"u}nglichen Hybridsubstanzen H 1 und H 2 eine zu kurze Linkerkette, durch die keine dualsterische Bindung der Hybride an die allosterische und orthosterische Bindestelle m{\"o}glich ist, urs{\"a}chlich f{\"u}r die mangelnde Rezeptoraktivierung des M2 AChR war.},
  subject      = {Muscarinrezeptor},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Fuchs2009,
  author    = {Fuchs, Lorenz},
  title     = {Interaktion von Kir2-Kan{\"a}len mit 7-Helix-Rezeptoren},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-39000},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2009},
  abstract  = {Einw{\"a}rtsgleichrichtende Kaliumkan{\"a}le (Kir), aktuell in die 7 Unterfamilien Kir1-Kir7 eingeteilt, sind an der Regulation einer Vielzahl von K{\"o}rperfunktionen, beispielsweise Herzfrequenz, Erregbarkeit von Nervenzellen, Tonus von Gef{\"a}ßmuskelzellen, Hormonsekretion oder Aktivierung von Immunzellen, beteiligt. F{\"u}r die Kontrolle dieser Funktionen ist es von entscheidender Bedeutung, dass die Leitf{\"a}higkeit dieser Kan{\"a}le beeinflusst werden kann. Die Kir3-Unterfamilie (fr{\"u}her GIRK f{\"u}r G-protein-activated-K+-channels) wird beispielsweise obligat durch die direkte Bindung der beta/gamma-Untereinheit des trimeren Gi/0-Proteins aktiviert (Karschin, 1999). Es gibt Hinweise in der Literatur, dass auch die stark einw{\"a}rts gleichrichtenden Kan{\"a}le der Kir2-Familie durch G-Proteine der Gq-Familie reguliert sein k{\"o}nnen. Dabei widersprechen sich insbesondere zwei Untersuchungen zur Spezifit{\"a}t der Interaktion (Jones, 1996; Chuang et al., 1997). Ebenso ist der intrazellul{\"a}re Signalweg bislang nicht hinreichend gekl{\"a}rt. Um dies genauer zu untersuchen, wurden in dieser Arbeit die Kir-Kan{\"a}le Kir2.1-Kir2.4 jeweils mit 5 verschiedenen Gq-gekoppelten Rezeptoren in Xenopus-Oozyten koexprimiert und mit der Technik der „Zwei-Elektroden-Spannungsklemme" der Strom {\"u}ber die Kir-Kan{\"a}le vor und nach Rezeptoraktivierung mit dem jeweils physiologischen Rezeptoragonisten gemessen. Es zeigte sich, dass ausschließlich Kir2.3 nach Aktivierung des M1-Acetylcholinrezeptors inhibiert wird. Eine Sequenzanalyse zeigte in der Extrazellul{\"a}rregion von Kir2.3 eine zu den anderen Kir2-Kan{\"a}len abweichende Aminos{\"a}uresequenz, welche durch Mutation aber als potentielle Bindestelle zur Vermittlung des inhibitorischen Effektes ausgeschlossen werden konnte. Nachdem bereits gezeigt werden konnte, dass die Koexpression von Kir2.3 und M1-Acetylcholinrezeptor in bestimmten Gehirnregionen der Kontrolle neuronaler Erregbarkeit dient (Shen et al., 2007), ist es wahrscheinlich, dass derselbe Mechanismus auch in ventrikul{\"a}ren Kardiomyozyten existiert und dort als Schutzmechanismus vor vagaler {\"U}berstimulation fungiert.},
  subject      = {Ionenkanal},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Saar2007,
  author    = {Saar, Matthias},
  title     = {Der Nachweis der muscarinischen Rezeptorsubtypen M2, M3 und M5 im schwangeren und nicht schwangeren humanen Myometrium mittels RT-PCR},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-24436},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2007},
  abstract  = {Da die Kontrolle der Kontraktion am Myometrium in der klinischen Praxis eine bedeutende Rolle spielt, sind Kenntnisse {\"u}ber die Physiologie zur Blockierung der Wehent{\"a}tigkeit und Vermeidung von Fr{\"u}hgeburtlichkeit unverzichtbar. Der Einfuß des sympathischen Nervensystems mit Alpha und Beta-Rezeptoren ist gut untersucht, weshalb wir in der vorliegenden Arbeit eine Untersuchung zur Verteilung der muscarinischen Rezeptoren M1-M5 im schwangeren und nicht schwangeren Myometrium durchf{\"u}hrten. Diese G-Protein gesteuerten parasympathischen Rezeptoren sind beispielsweise an Kontraktionsvorg{\"a}ngen in Blasen-, Magen-Darm- und Bronchialmuskulatur beteiligt und k{\"o}nnten so auch im Myometrium eine Rolle spielen. Mittels RT-PCR wurden 21 Myometriumbiopsien analysiert, wovon 11 Myometriumproben von Patientinnen in der 40. Schwangerschaftswoche, sowie jeweils 3 Proben von Patientinnen in der 32. Schwangerschaftswoche und von Patientinnen in der 25. Schwangerschaftswoche stammten, desweiteren eine Probe einer in der 10. Schwangerschaftswoche durch Hysterektomie abgebrochenen Schwangerschaft. Die drei letzten Proben stammten von nicht schwangeren Patientinnen nach vaginaler Hysterektomie. Dabei konnte gezeigt werden, dass sowohl zu verschiedenen Zeitpunkten in der Schwangerschaft, als auch am nicht schwangeren Myometrium jeweils m-RNA f{\"u}r M2, M3 und M5 muscarinische Rezeptoren existiert. Die durch die hier angewendeten Verfahren zur Gewebepr{\"a}paration, Gewinnung von RNA und Anwendung der RT-PCR vorliegenden Ergebnisse sollten auf Proteinebene best{\"a}tigt werden, die Durchf{\"u}hrung funktioneller Studien w{\"a}re w{\"u}nschenswert.},
  subject      = {Reverse Transkriptase-Polymerase-Kettenreaktion},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Schmitz2008,
  author    = {Schmitz, Jens},
  title     = {Synthese von Liganden muscarinerger Rezeptoren - Allostere Modulatoren, bivalente Agonisten und Antagonisten},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-28390},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2008},
  abstract  = {Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Synthese von Liganden muscarinerger Rezeptoren, die zur Superfamilie der G-Protein-gekoppelten Rezeptoren geh{\"o}ren. Die f{\"u}nf Muscarinrezeptor-Subtypen weisen im Bereich der orthosteren Bindungsstelle, an die u. a. der endogene Ligand Acetylcholin bindet, einen hohen Konservierungsgrad der Aminos{\"a}uresequenz auf. Alle Muscarinrezeptoren weisen neben der orthosteren Bindungsstelle auch eine oder mehrere allostere Bindungsstellen auf. Da diese sich im weniger konservierten extrazellul{\"a}ren Bereich des Rezeptors befinden, ist es m{\"o}glich subtypspezifische Liganden zu entwickeln. Allostere Modulatoren binden an diese topographisch andere Stelle des Rezeptors und sind in der Lage, gezielt die Bindung eines orthosteren Agonisten oder Antagonisten zu modulieren. Dies bedeutet, dass sie die Assoziation und die Dissoziation orthosterer Agonisten und Antagonisten beeinflussen k{\"o}nnen. Die Gleichgewichtsbindung des Orthosters kann erh{\"o}ht (d. h. positive Kooperativit{\"a}t), erniedrigt (d. h. negative Kooperativit{\"a}t) bzw. nicht beeinflusst (d. h. neutrale Kooperativit{\"a}t) werden. Das Ziel der Arbeit bestand zun{\"a}chst darin, die Synthese allosterer Modulatoren des M2-Rezeptors vom Bis(ammonium)alkan-Typ, wie W84 und Naphmethonium, zu optimieren. Da die Synthesen dieser bisquart{\"a}ren Verbindungen zeitaufw{\"a}ndig sind, wurden die Synthesen durch Einsatz einer Synthesemikrowelle optimiert, um neue Bis(ammonium)alkan-Verbindungen effizienter synthetisieren zu k{\"o}nnen. Der Vergleich beider Synthesemethoden (konventionell bzw. Mikrowellen-unterst{\"u}tzt) zeigt sehr deutlich, dass die Reaktionszeiten durch Einsatz einer Synthesemikrowelle drastisch verk{\"u}rzt werden konnten, insbesondere bei Verbindungen, die sehr lange Reaktionszeiten beanspruchen. Zus{\"a}tzlich konnten die Ausbeuten aller synthetisierten Verbindungen durch Mikrowellen-unterst{\"u}tzte Synthese z. T. deutlich gesteigert werden. Im Verlauf der Arbeit wurden unsymmetrisch und symmetrisch nitrosubstituierte Bisnaphthalimide hergestellt. Durch Mikrowellen-unterst{\"u}tzte Hydrierung unter Palladium/Kohle-Katalyse wurden anschließend die analogen aminosubstituierten Derivate erhalten. Ein weiteres Ziel der Arbeit bestand darin, ein Naphmethonium-Derivat herzustellen, das {\"u}ber einen Spacer mit einem geeigneten Fluoreszenzfarbstoff gekoppelt werden kann. Ein Farbstoff-markierter allosterer Modulator k{\"o}nnte als ein wichtiges pharmakologisches Werkzeug zur direkten Charakterisierung allosterer Interaktionen und zur Verfolgung des „Rezeptor-Traffickings" mittels Fluoreszenzkorrelations-spektroskopie genutzt werden. Als Spacer diente eine Alkylkette mit endst{\"a}ndiger prim{\"a}rer Aminofunktion, die mit Alexa-Fluor 532 gekoppelt werden sollte. Zur Einf{\"u}hrung des Spacers wurden verschiedene Strategien verfolgt. Schließlich konnte Verbindung 3h {\"u}ber eine Chlorzwischenstufe hergestellt werden, {\"u}ber deren freie prim{\"a}re Aminogruppe der Fluoreszenzfarbstoff in weiteren Arbeiten gekoppelt werden kann. Ein weiteres Ziel der Arbeit war die Syntheseoptimierung des hochpotenten unselektiven Agonisten Iperoxo, das eine f{\"u}r akademische Zwecke wichtige Substanz in der pharmakologischen Testung und ein wichtiges Zwischenprodukt in der Synthese bivalenter Agonist/Alloster-Hybridverbindungen ist. Die Ausbeuten aller Stufen konnten erh{\"o}ht und die Gesamtausbeute signifikant von 13\% auf 22\% gesteigert werden. Außerdem wurden neue Agonisten hergestellt, die sich im Heterozyklus unterscheiden. Ein weiteres Ziel der Arbeit war die Synthese bivalenter Hybridverbindungen nach dem Nachrichten-Adressen-Modell von Schwyzer. Zum einen sollten Agonist/Alloster-Hybridverbindungen synthetisiert werden, wobei die in der Literatur beschriebene Hybridverbindung Hybrid 1 (W84 und Iperoxo) als Leitstruktur diente. So wurde im ersten Schritt eine auf der allosteren Seite verk{\"u}rzte Substanz ohne Phthalimidopropyl-Rest hergestellt (Hexamethonium und Iperoxo). Danach wurden verschiedene Funktionalit{\"a}ten an der lateralen quart{\"a}ren Ammoniumfunktion eingef{\"u}hrt. Daneben wurden erstmals Antagonist/Alloster-Hybridverbindungen hergestellt, die aus einem M2-selektiven allosteren Modulator (W84, Naphmethonium bzw. Hexamethonium) und einem subtypunspezifischen Antagonisten (Atropin bzw. Scopolamin) bestehen. Im ersten Schritt wurde der allostere Molek{\"u}lteil nach der optimierten Mikrowellen-unterst{\"u}tzten Synthese hergestellt. Die erhaltenen Zwischenstufen 2 wurden im Anschluss mit Atropin und Scopolamin in Acetonitril umgesetzt und die Antagonist/Alloster-Hybridverbindungen 34 und 35 erhalten. Die pharmakologische Testung der synthetisierten Verbindungen erfolgte durch Radioligandbindungsstudien an Herzventrikelgewebe des Hausschweins. Der allostere Effekt der Testsubstanzen wurde indirekt {\"u}ber die Verz{\"o}gerung der Dissoziation des radioaktiv markierten orthosteren Antagonisten [3H]N-Methylscopolamin.},
  subject      = {Chemische Synthese},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Heinrich2004,
  author    = {Heinrich, Tilman},
  title     = {Siliciumorganische Wirkstoffe : Synthese und pharmakologische Eigenschaften siliciumhaltiger Muscarin-, Dopamin- und alpha1-Rezeptor-Antagonisten sowie Ca2+-Kanal-Blocker},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-11106},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2004},
  abstract  = {Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden neuartige siliciumhaltige Muscarinrezeptor-Antagonisten, Dopaminrezeptor-Antagonisten, Ca2+-Kanal-Blocker sowie alpha1-Rezeptor-Antagonisten synthetisiert, welche Sila-Analoga (C/Si-Austausch) bekannter organischer Pharmaka darstellen. Die C/Si-Analoga wurden pharmakologisch charakterisiert und damit Beitr{\"a}ge zur Thematik der C/Si-Bioisosterie geleistet.},
  subject      = {Muscarinrezeptor},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Muth2004,
  author    = {Muth, Mathias},
  title     = {Synthese und Charakterisierung allosterer Modulatoren muscarinischer M2-Rezeptoren : Strukturvariationen der Bis(ammonium)alkan-Verbindung W84},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-8839},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2004},
  abstract  = {Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Synthese und Charakterisierung allosterer Modulatoren muscarinischer Rezeptoren. Allostere Modulatoren binden an einer topographisch anderen Stelle am Rezeptor als klassische orthostere Liganden und sind so in der Lage, die Dissoziation und die Assoziation orthosterer Agonisten und Antagonisten zu beeinflussen. Die f{\"u}nf Subtypen des Muscarinrezeptors M1-M5 unterscheiden sich vor allem in der Aminos{\"a}uresequenz der in den {\"a}ußeren Bereichen des Rezeptorproteins vorhandenen Loops, w{\"a}hrend sie im Bereich des Rezeptorkanals, wo die orthostere Bindungsstelle lokalisiert ist, eine hohe Sequenzhomologie aufweisen. Die gemeinsame Bindungsstelle allosterer Modulatoren des M2-Rezeptors befindet sich im weniger konservierten extrazellul{\"a}ren Bereich. Somit sind allostere Modulatoren in der Lage, spezifisch an einen der Rezeptorsubtypen zu binden. Als Leitstruktur zum Entwurf der im Rahmen dieser Arbeit synthetisierten Verbindungen diente die Bis(ammonium)alkanverbindung W84. {\"U}ber Weg A wurden Phthals{\"a}ure- bzw. Naphthals{\"a}ureanhydridderivate in einer Kondensationsreaktion mit dem entsprechenden N,N-Dimethylpropan-1,3-diaminderivat zum jeweiligen Phthalimidopropylaminderivat umgesetzt. Durch die Reaktion von zwei {\"A}quivalenten des Amins mit einem {\"A}quivalent 1,6-Dibromhexan wurden dann die symmetrischen W84-Derivate erhalten. Um die unsymmetrischen W84-Derivate zu erhalten, musste zun{\"a}chst das jeweilige Phthalimidopropylamin einseitig durch 1,6-Dibromhexan alkyliert werden. Im letzten Schritt wurden {\"a}quimolare Mengen der alkylierten Verbindung und eines Phthalimidopropylamins umgesetzt. Da sich im Laufe der Arbeit die Methylierung an Position 2 der Propylketten als kritische Position zur Beeinflussung der Gleichgewichtsbindung herausstellte, wurden Verbindungen hergestellt, die an den Propylketten Alkylgruppen verschiedener L{\"a}nge tragen. Aus diesem Grund wurde Syntheseweg B entwickelt. Zun{\"a}chst wurden in mehreren Stufen, ausgehend von Malons{\"a}urediethylester, einfach und zweifach mit Alkylgruppen substituierte 1,3-Dibrompropanderivate hergestellt. Diese wurden dann mit Kaliumphthalimid zu den jeweiligen 3-Brompropylphthalimidderivaten umgesetzt. Zwei {\"A}quivalente dieser 3-Brompropylphthalimide reagierten mit einem {\"A}quivalent N,N,N',N'-Tetramethyl-1,6-hexandiamin zu den entsprechenden symmetrischen W84-Derivaten. Ein weiteres Ziel der Arbeit bestand darin, stark fluoreszierende W84-Derivate herzustellen. Die fluoreszierenden Eigenschaften N-substituierter Naphthalimide k{\"o}nnten zur direkten Charakterisierung allosterer Interaktionen oder zur Verfolgung des „Rezeptor-Traffickings" mittels Fluoreszenzkorrelationsspektroskopie genutzt werden. Deshalb wurden in Position 3 und 4 des Naphthalimidringes des potentesten allosteren Modulators Aminogruppen eingef{\"u}hrt. Hexamethonio-Derivate beeinflussen in nennenswertem Maße bisher nur die Bindung von Antagonisten am M2-Rezeptor. Da die allostere und die orthostere Bindungsstelle r{\"a}umlich nahe zusammenliegen, wurde der Versuch unternommen, einen orthosteren Agonisten und einen allosteren Modulator in einem Molek{\"u}l miteinander zu verkn{\"u}pfen. Es wurden zw{\"o}lf Hybridmolek{\"u}le aus einem Teil des hochaffinen allosteren Modulators 3a und Derivaten des Muscarinagonisten Oxotremorin-M, verbunden durch aliphatische Spacer verschiedener L{\"a}nge, hergestellt. In pharmakologischen Testungen soll aufgekl{\"a}rt werden, ob es m{\"o}glich ist, mit einem Agonist/Alloster-Hybridmolek{\"u}l gleichzeitig die orthostere und die allostere Bindungsstelle zu besetzen. Die pharmakologische Testung der synthetisierten Verbindungen erfolgte durch Radioligandbindungsstudien. Der allostere Effekt der Testsubstanzen wurde indirekt {\"u}ber die Verz{\"o}gerung der Dissoziation des radioaktiv markierten orthosteren Antagonisten [3H]N-Methylscopolamin bestimmt. Alle bisquart{\"a}ren Testverbindungen weisen deutlich h{\"o}here Affinit{\"a}tswerte als die Leitstruktur W84 auf. Die 1,8-Naphthalimid-substituierten Verbindungen mit gleichzeitiger zweifacher Methylierung erwiesen sich als hochaffin und zugleich positiv kooperativ. Die wirksamste Verbindung dieser Serie ist Verbindung 3a (Naphmethonium), deren Affinit{\"a}t zum NMS-besetzten Rezeptor im einstelligen nanomolaren Bereich liegt (pEC50 = 8.36). Somit stellt Naphmethonium den potentesten in der Literatur bekannten allosteren Modulator des M2 Rezeptors dar. Mittels QSAR-Analysen wurden die ermittelten Affinit{\"a}ten zum freien und zum NMS-besetzten Rezeptor in Zusammenhang mit verschiedenen physikochemischen Parametern gebracht. Die Affinit{\"a}t zum NMS-besetzten Rezeptor der Verbindungen der Serie 2 l{\"a}sst sich mit hoher G{\"u}te durch das Volumen eines lateralen N-Methylimids in Kombination mit der benachbarten Dimethylierung der Propylkette beschreiben. Somit wird deutlich, dass zur Erzielung von positiver Kooperativit{\"a}t die Kombination aus einem hochaffinen aromatischen Imid in direkter Nachbarschaft zu einer 2,2-Alkylpropylkette essentiell ist.},
  subject      = {Muscarinrezeptor},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Teichgraeber2004,
  author    = {Teichgr{\"a}ber, J{\"u}rgen},
  title     = {Aminosubstituierte Terphenyle als neue Leitstruktur f{\"u}r allostere Modulatoren muscarinischer M2-Acetylcholinrezeptoren},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-8571},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2004},
  abstract  = {Die muscarinischen Rezeptoren sind ein wichtiger Bestandteil des parasympathischen Nervensystems. Sie geh{\"o}ren zur großen Gruppe der G-Protein-gekoppelten Rezeptoren, die nach ihrer Verwandtschaft in drei große Klassen eingeteilt werden k{\"o}nnen. Die muscarinischen Rezeptoren geh{\"o}ren zur Klasse A, den rhodopsin{\"a}hnlichen Rezeptoren. Durch die im Jahr 2000 vorgenommene Aufkl{\"a}rung der hochaufl{\"o}senden R{\"o}ntgenkristallstruktur des Rinderrhodpsins und die hohe Aminos{\"a}uresequenz{\"a}hnlichkeit der G-Protein-gekoppelten Rezeptoren hat man eine sehr gute Modellvorstellung {\"u}ber den Aufbau der G-Protein-gekoppelten Rezeptoren. Die Rezeptoren bestehen aus sieben transmembranalen Helices, die von drei intrazellul{\"a}ren und drei extrazellul{\"a}ren Loops stabilisiert werden. Bis heute konnten f{\"u}nf Rezeptorsubtypen gentechnisch klassifiziert werden, die sich durch ihre Gewebeverteilung und Funktion unterscheiden. Allen Subtypen ist eine hohe Sequenzhomologie im Bereich der orthosteren Bindungsstelle gemeinsam, so dass die Entwicklung von subtyp-spezifischen orthosteren Liganden sehr schwierig ist. Außer der orthosteren Bindungsstelle konnte noch eine weitere Bindungsstelle am muscarinischen Rezeptor identifiziert werden. Diese befindet sich weiter außerhalb im Rezeptor in einem Bereich, der {\"u}ber die f{\"u}nf Rezeptorsubtypen nicht sehr stark konserviert ist, so dass die Entwicklung von subtyp-spezifischen Liganden m{\"o}glich ist. An dieser zweiten Bindungsstelle binden allostere Modulatoren. Hierbei handelt es sich um Substanzen, die ohne den orthosteren Liganden keinen Effekt am Rezeptor ausl{\"o}sen, daf{\"u}r aber die Gleichgewichtsbindung des orthosteren Liganden beeinflussen k{\"o}nnen. Der Einfluss auf die Gleichgewichtsbindung geschieht wechselseitig und kann positiv, neutral oder negativ kooperativ sein. Zus{\"a}tzlich {\"u}ben allostere Modulatoren einen Effekt auf die Dissoziation des orthosteren Liganden aus. Die meisten bisher gefunden allosteren Modulatoren erniedrigen die Dissoziationsgeschwindikeit des orthosteren Liganden vom Rezeptor. Die Summe dieser Eigenschaften machen die allosteren Modulatoren sehr interessant f{\"u}r die Arzneimitteltherapie. Das Ziel dieser Arbeit war die Synthese strukturell neuer allosterer Modulatoren des muscarinischen Rezeptors unter Anwendung des postulierten Pharmakophormodells. Als Ausgangspunkt sollten gel{\"a}nderhelicale Molek{\"u}le dienen, die strukturell abgewandelt dieses Pharmakophormodell sehr gut erf{\"u}llen. Die gel{\"a}nderhelicalen Molek{\"u}le {\"a}hneln in ihrem dreidimensionalen Aufbau dem Gel{\"a}nder einer Wendeltreppe. Sie sind durch die Br{\"u}cken zwischen den aromatischen Bereichen sehr rigide Molek{\"u}le, so dass es nur wenige genau definierte Konformationen gibt. Grunds{\"a}tzlich k{\"o}nnen drei Atropisomere unterschieden werden, wobei zwei zueinander enantiomer sind. Geplant war die Synthese eine Reihe von terti{\"a}ren Aminen oder quart{\"a}ren Ammoniumsalzen. Die Synthese der Ausgangsverbindung konnte nach der Vorschrift von Kiupel erfolgen, war aber nur mit geringer Ausbeute m{\"o}glich. Deshalb wurde dieser Syntheseweg nicht weiterverfolgt. Als Alternative bot sich an, auf die Br{\"u}cken zwischen den aromatischen Ringen zu verzichten. Die so entstandenen Verbindungen sind weniger rigide und k{\"o}nnen sich deshalb gegebenenfalls besser an den Rezeptor anpassen. Grunds{\"a}tzlich k{\"o}nnen je nach Substitutionsmuster zwei Synthesewege verfolgt werden. Beide Varianten erf{\"u}llen das postulierte Pharmakophormodell. Der Aufbau des Grundger{\"u}stes erfolgt mittels einer nickelkatalysierten Grignard-Kupplung. Danach erfolgen eine Wohl-Ziegler-Seitenkettenbromierung und eine Verl{\"a}ngerung der Seitenkette im Sinne einer Alkylierung mittels Malons{\"a}urediethylester und einer Hilfsbase. Anschließend erfolgen die Decarboxylierung und die Umsetzung zum Amid, das zum Amin reduziert werden kann. Betrachtet man die Lage der Pharmakophorelemente so variiert der Abstand der positiv geladenen Stickstoffe je nach Konformation zwischen 5 {\AA} und 15 {\AA}, so dass ein weiter Bereich abgedeckt werden kann. Der Abstand der aromatischen Bereiche bleibt relativ stabil. Die pharmakologische Testung der Verbindungen auf ihre allostere Potenz und Affinit{\"a}t zum muscarinischen Rezeptor erfolgte in der Arbeitsgruppe von Prof. Mohr in Bonn. Hierzu werden Membranhomogenate vom Herzventrikelgewebe des Hausschweines verwendet. Diese enthalten mit großer Pr{\"a}valenz muscarinische M2-Rezeptoren. Es wurden Gleichgewichtsbindungs- und Dissoziationsexperimente durchgef{\"u}hrt. Bis jetzt sind noch nicht alle Verbindungen getestet worden. Die bisher getesteten Verbindungen weisen alle eine Affinit{\"a}t zum mit [3H]-N-Methylscopolamin besetzten muscarinischen M2-Rezeptor im mikro-molaren Bereich auf. Sie liegen damit im oberen Bereich der bisher synthetisierten allosteren Modulatoren. Das postulierte Pharmakophormodell konnte also mit Hilfe der synthetisierten Substanzen best{\"a}tigt werden.},
  subject      = {Muscarinrezeptor},
  language  = {de}
}