Modeling of structure of gamma-aminobutyric acid transporters.

Wstęp niniejszej pracy magisterskiej zawiera charakterystykę układu GABA-ergicznego ze szczególnym uwzględnieniem roli wychwytu zwrotnego kwasu gamma-aminomasłowego. Opisano lokalizacje, funkcje oraz znane inhibitory każdego typu transportera GABA (GAT-1, BGT-1, GAT-2, GAT-3). Przedstawiono ogólną budowę oraz molekularny mechanizm działania białek spokrewnionych z tymi transporterami. Część ta opisuje również możliwości wykorzystania inhibitorów wychwytu zwrotnego GABA w leczeniu padaczki, lęku, depresji, a także bólu ostrego i neuropatycznego. W części eksperymentalnej przedstawiono modelowanie homologiczne struktury ludzkich transporterów GABA. Jako matryce wybrano odpowiednie struktury krystaliczne transporterów dopaminowych, serotoninowych, leucynowych, w różnych stanach konformacyjnych. Po dokładnym uliniowieniu sekwencji aminokwasowej wybranych matryc z sekwencjami modelowanych celów, zbudowano różnorodną grupę modeli dla każdego typu ludzkich transporterów GABA, przy użyciu programu Modeller i serwisu SWISS-MODEL. Otrzymane modele oceniono następnie przy pomocy różnych narzędzi: QMEAN, DOPEscore, PROCHECK. Z punktu widzenia analizy oddziaływań ligand-transporter, najważniejsza jest prawidłowa budowa miejsc wiążących. Aby wybrać najlepsze pod tym kątem modele przeprowadzono dokowanie wyselekcjonowanych wcześniej ligandów przy pomocy programów GOLD i Glide. Pozwoliło to na uzyskanie modeli, do których można zadokować ligandy, wyjaśniając ich aktywność lub jej brak, a także selektywność względem danego typu transportera. Uzyskane wyniki są dobrym punktem wyjścia do dalszych badań mających na celu uzyskanie modeli, na podstawie których możliwe będzie projektowanie nowych, selektywnych inhibitorów transporterów GABA.

Introduction of the master thesis includes characteristic of the GABA-ergic system with emphasis on role of γ-aminobutyric acid (GABA) uptake. Localization, function and known inhibitors for each type of GABA transporter (GAT-1, BGT-1, GAT-2, GAT-3) were described. General structure and molecular mechanism of action for proteins related to GABA-transporters were presented. This section also describes possibilities of using GABA uptake inhibitors in treatment of epilepsy, anxiety disorders, depression, acute and neuropathic pain. In the experimental part, homology modeling of the structure of human GABA transporters was presented. Suitable crystal structures of dopamine, serotonin and leucine transporters, in various conformational states were used as templates. After careful alignment of templates amino acid sequences with modeled protein sequences, a variety of models for each type of human GABA transporter were obtained using the Modeller and the SWISS-MODEL. Constructed models were next evaluated using various tools like QMEAN, DOPEscore, PROCHECK. From the view point of analysis of ligand-transporter interactions, the most important is proper construction of binding sites. To choose the best models in this respect, docking of previously selected ligands was performed using programs GOLD and Glide. It allowed to obtain models to which it is possible dock ligands, explaining their activity or lack of it, as well as selectivity. Obtained results are a good starting point for further research aimed to obtaining models based on which, it will be possible to design new selective GABA transporters inhibitors.