特异阻断α3β4烟碱型乙酰胆碱受体的α-芋螺毒素[S9K]TxID的受体结合分子机制与药效学研究
批准号:
82104059
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
于津鹏
依托单位:
学科分类:
海洋药物
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
于津鹏
中文摘要
烟碱型乙酰胆碱受体α3β4亚型是治疗药物依赖和成瘾、肺癌、过度饮食和肥胖等的潜在靶点。以往发现的针对该受体亚型的特异性配体分子很少,且都存在作用主受体不是α3β4亚型、区分度低或活性差等问题。我们团队发现的α-芋螺毒素TxID是α3β4亚型的强阻断剂,在此基础上进行结构改造,获得了优化突变体[S9K]TxID。难能可贵的是,它能够高效专一性作用于α3β4亚型,IC50仅为6.9 nM,而对其他亚型无活性,是迄今针对α3β4受体选择性最好、活性最强的特异阻断剂。但[S9K]TxID与α3β4受体相互作用的分子机制尚不清楚,且其药效学特征未知。本项目拟综合利用受体定点诱变、电生理活性检测、分子动力学模拟、动物成瘾模型的建立和应用等方法,阐明[S9K]TxID对受体选择性结合的分子机理,并获知其对成瘾顽疾的治疗效果,这将为[S9K]TxID开发为工具药和戒烟戒毒原创海洋新药提供研究基础。
英文摘要
α3β4 nicotinic acetylcholine receptor (nAChR) is a potential therapeutic target for the treatment of drug dependence and addiction, lung cancer, overeat and obesity, etc. Very few selective ligands targeting α3β4 nAChR have been identified previously, which all have the disadvantages of not mainly targeting α3β4 subtype, poor activity and selectivity. Depending on the structure modification of α-conotoxin TxID which is an potent inhibitor of α3β4 nAChR identified in our lab, [S9K]TxID is obtained as an optimized mutant. It is most valuable that [S9K]TxID only exhibits inhibition on α3β4 nAChR with an IC50 of 6.9 nM, while has no obvious effect on other nAChR subtypes. So [S9K]TxID could be the most potent and selective antagonist for α3β4 nAChR so far. But the molecular mechanism of [S9K]TxID binding with α3β4 nAChR and its pharmacodynamical effects are still unknown. In this project, the approaches of site-directed receptor mutation, electrophysiological assessment, molecular dynamics simulation, establishment and application of animal addiction model will be comprehensively utilized, aiming at determining the molecular mechanism of receptor binding of [S9K]TxID, as well as evaluating its therapeutic effects on drug addiction. It will provide a research basis for the development and application of [S9K]TxID as a tool medicine, and also a new marine drug lead for smoking cessation and drug abstinence.
烟碱型乙酰胆碱受体(Nicotinic acetylcholine receptors,nAChRs)α3β4亚型广泛分布于外周神经系统以及中枢神经系统的内侧缰核、脚间核、后屈束和松果体等组织,与药物依赖和成瘾、肺癌、过度饮食和肥胖等的发病密切相关,因此已成为治疗相关疾病的潜在靶标,而特异性靶向该受体亚型的分子将有望作为治疗这些疾病的药物先导物进行开发。TxID是本实验室发现的一种新型α-芋螺毒素,能够高效作用于α3β4 nAChR,但同时对α6β4亚型也具有较强的阻断作用。较低的选择性限制了TxID的使用。课题负责人以TxID为基础进行优化改造,获得了能够高效选择性作用于α3β4 nAChR的优化突变体[S9K]TxID,其阻断α3β4 nAChR的IC50仅为9 nM,是目前针对该受体亚型活性和选择性最强的配体分子之一。然而,目前尚缺乏关于[S9K]TxID作用靶点选择性的分子机制研究。本项目综合利用分子生物学、药物化学、药理学、生物信息学等相关技术,重点关注[S9K]TxID特异性靶向作用于α3β4 nAChR的分子机制研究,及其药效学活性评估。根据药物作用于野生型和突变型α3β4 nAChR的作用活性结果,确定了α3β4 nAChR上影响[S9K]TxID结合的关键位点主要为α亚基上的第63、152、163、171、174、195位氨基酸,以及β亚基上的第56、81、83、107、108、110、112、116位氨基酸,共计14个位点。随后我们通过反向突变对关键位点信息进行了验证,并通过分子建模技术解析了[S9K]TxID-α3β4 nAChR高特异性相互作用的分子机制。此外,通过尼古丁诱导的大鼠条件性位置偏爱模型对[S9K]TxID抗成瘾的药效学作用进行了评估。该项目的结果将有助于α3β4 nAChR相关疾病发病机制的研究,以及α-芋螺毒素[S9K]TxID作为戒烟戒毒海洋新药的开发与应用。
靶向CaV2.2新型ω-芋螺毒素的发现、改造及镇痛活性研究
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批准号:82460697
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项目类别:地区科学基金项目
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资助金额:31.00万元
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批准年份:2024
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负责人:于津鹏
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依托单位:
国内基金
海外基金