Title (eng)
Investigating the structural determinants defining the substrate specificities of the human bile acid transporters NTCP (SLC10A1) and ASBT (SLC10A2)
Parallel title (deu)
Erforschung der die Substratspezifität definierenden Faktoren der humanen Gallensalz-Transporter NTCP (SLC10A1) und ASBT (SLC10A2)
Author
Viktoria Gamsjäger
Advisor
Gerhard Ecker
Co-Advisor
Claire Colas
Assessor
Gerhard Ecker
Abstract (deu)
Die beiden Natrium-abhängigen Gallensalztransporter ASBT (SLC10A2) und NTCP (SLC10A1) tragen einen beträchtlichen Anteil zur Regulierung des Enterohepatischen Kreislaufes bei. Erst genannter Transporter ist für die primäre Gallensalzaufnahme (GS) in den Ileozyten zuständig, Zweiter für die Aufnahme und Rückführung der Gallensalze aus dem Pfortaderblut in die Leber. Anhand dieser Schlüsselposition bei der Aufrechterhaltung der GS-Homöostase können pathologische Defekte der beiden Transporter einen gravierenden Einfluss auf physiologische Prozesse haben (z.B.: primäre Gallensäure-Malabsorption). So kann durch eine gezielte Arzneistoff-bedingte Hemmung des ASBT-Transporters eine erhöhte Ausscheidung von Gallensäuren erzielt und ein denkbarer Ansatz zur Therapie von Hypercholesterinämie geschaffen werden.
Die Aufklärung der die Spezifität bestimmenden Faktoren und die Erläuterung der zugrundeliegenden Bindungsmechanismen von hASBT und hNTCP waren Ziel dieser Diplomarbeit.
Aufgrund mangelnder struktureller Information der humanen Proteine wurden zunächst Homologie Modelle beider Transporter in der jeweils „einwärts-“ und „auswärts-geöffneten“ Konformation modelliert. Eine Dockingstudie wurde durchgeführt, um grundlegende Kenntnis über vorhandene Interaktionen zwischen Substraten und dem Transporter zu erlangen. Mittels „induzierter Passform“-Berechnungen konnte eine Hypothese über eine vermutete Konformationsänderung aufgestellt werden, die im Zusammenhang mit der Substratspezifität steht. Ebenso konnten beim Versuch, die Affinität nachzuvollziehen, unterschiedliche Bindungsposen für primäre und sekundäre GS entdeckt werden.
Darüber hinaus konnten an der Bindung oder Konformationsänderung beteiligte wichtige Aminosäuren ausfindig gemacht werden. Ergänzend wurden Pharmakophor-Modelle erstellt, um die Beteiligung der Liganden an der Interaktion nicht außer Acht zu lassen. Dies ermöglicht das Herausarbeiten der benötigten Moleküleigenschaften und das zukünftige Filtern von Arzneistoffdatenbanken. Abschließend wurde auf die phylogenetische Verwandtschaft von verschiedenen Spezies eingegangen, um etablierte strukturelle Muster nachzuvollziehen.
Abstract (eng)
Two prominent members of the SLC10 family, ASBT (SLC10A2) and NTCP (SLC10A1), play a key role in the Enterohepatic Circulation as sodium- dependent co-transporters of bile acid (BA). ASBT ́s major task covers the initial uptake of BA from the ileum and its transport to the portal blood vein, where it is delivered to the liver via NTCP. NTCP and ASBT are major mediators of BA uptake and homeostasis. This circumstance enables various possible applications (e.g. Hypercholesterolemia treatment) of drugs acting either as a substrate or inhibitor of ASBT or NTCP.
The aim of this diploma thesis is to unravel the factors determining substrate specificity and gaining insight in the transport mechanism of ASBT and NTCP.
Due to a shortage of structural information initially homology models of both human transporters had to be built in two conformations to trace the substrate translocation process. Docking studies were conducted with the goal of understanding the basics of substrate interaction established in ASBT. Induced fit calculations for the outward open state enabled us to hypothesize about a “Locking mechanism” of ASBT causing substrate specificity. To cover the ligand ́s contribution ligand-based Pharmacophore models have been built, which put the focus on important features for binding.
Moreover the phylogenetic relationship of the SLC10 family was inspected, looking at the conservation of particular aa residues within different species. This was done in order to get a profound understanding of established patterns needed for function.
Keywords (eng)
Bile Acid TransporterNTCPASBThomologie modelingsubstrate specificity
Keywords (deu)
Gallensalz-TransporterNTCPASBTHomologie-ModellingSubstratspezifität
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Type (deu)
Persistent identifier
https://phaidra.univie.ac.at/o:1364450
rdau:P60550 (deu)
V, 70 Seiten : Illustrationen, Diagramme
Number of pages
76
Association (deu)
Title (eng)
Investigating the structural determinants defining the substrate specificities of the human bile acid transporters NTCP (SLC10A1) and ASBT (SLC10A2)
Parallel title (deu)
Erforschung der die Substratspezifität definierenden Faktoren der humanen Gallensalz-Transporter NTCP (SLC10A1) und ASBT (SLC10A2)
Author
Viktoria Gamsjäger
Abstract (deu)
Die beiden Natrium-abhängigen Gallensalztransporter ASBT (SLC10A2) und NTCP (SLC10A1) tragen einen beträchtlichen Anteil zur Regulierung des Enterohepatischen Kreislaufes bei. Erst genannter Transporter ist für die primäre Gallensalzaufnahme (GS) in den Ileozyten zuständig, Zweiter für die Aufnahme und Rückführung der Gallensalze aus dem Pfortaderblut in die Leber. Anhand dieser Schlüsselposition bei der Aufrechterhaltung der GS-Homöostase können pathologische Defekte der beiden Transporter einen gravierenden Einfluss auf physiologische Prozesse haben (z.B.: primäre Gallensäure-Malabsorption). So kann durch eine gezielte Arzneistoff-bedingte Hemmung des ASBT-Transporters eine erhöhte Ausscheidung von Gallensäuren erzielt und ein denkbarer Ansatz zur Therapie von Hypercholesterinämie geschaffen werden.
Die Aufklärung der die Spezifität bestimmenden Faktoren und die Erläuterung der zugrundeliegenden Bindungsmechanismen von hASBT und hNTCP waren Ziel dieser Diplomarbeit.
Aufgrund mangelnder struktureller Information der humanen Proteine wurden zunächst Homologie Modelle beider Transporter in der jeweils „einwärts-“ und „auswärts-geöffneten“ Konformation modelliert. Eine Dockingstudie wurde durchgeführt, um grundlegende Kenntnis über vorhandene Interaktionen zwischen Substraten und dem Transporter zu erlangen. Mittels „induzierter Passform“-Berechnungen konnte eine Hypothese über eine vermutete Konformationsänderung aufgestellt werden, die im Zusammenhang mit der Substratspezifität steht. Ebenso konnten beim Versuch, die Affinität nachzuvollziehen, unterschiedliche Bindungsposen für primäre und sekundäre GS entdeckt werden.
Darüber hinaus konnten an der Bindung oder Konformationsänderung beteiligte wichtige Aminosäuren ausfindig gemacht werden. Ergänzend wurden Pharmakophor-Modelle erstellt, um die Beteiligung der Liganden an der Interaktion nicht außer Acht zu lassen. Dies ermöglicht das Herausarbeiten der benötigten Moleküleigenschaften und das zukünftige Filtern von Arzneistoffdatenbanken. Abschließend wurde auf die phylogenetische Verwandtschaft von verschiedenen Spezies eingegangen, um etablierte strukturelle Muster nachzuvollziehen.
Abstract (eng)
Two prominent members of the SLC10 family, ASBT (SLC10A2) and NTCP (SLC10A1), play a key role in the Enterohepatic Circulation as sodium- dependent co-transporters of bile acid (BA). ASBT ́s major task covers the initial uptake of BA from the ileum and its transport to the portal blood vein, where it is delivered to the liver via NTCP. NTCP and ASBT are major mediators of BA uptake and homeostasis. This circumstance enables various possible applications (e.g. Hypercholesterolemia treatment) of drugs acting either as a substrate or inhibitor of ASBT or NTCP.
The aim of this diploma thesis is to unravel the factors determining substrate specificity and gaining insight in the transport mechanism of ASBT and NTCP.
Due to a shortage of structural information initially homology models of both human transporters had to be built in two conformations to trace the substrate translocation process. Docking studies were conducted with the goal of understanding the basics of substrate interaction established in ASBT. Induced fit calculations for the outward open state enabled us to hypothesize about a “Locking mechanism” of ASBT causing substrate specificity. To cover the ligand ́s contribution ligand-based Pharmacophore models have been built, which put the focus on important features for binding.
Moreover the phylogenetic relationship of the SLC10 family was inspected, looking at the conservation of particular aa residues within different species. This was done in order to get a profound understanding of established patterns needed for function.
Keywords (eng)
Bile Acid TransporterNTCPASBThomologie modelingsubstrate specificity
Keywords (deu)
Gallensalz-TransporterNTCPASBTHomologie-ModellingSubstratspezifität
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Type (deu)
Persistent identifier
https://phaidra.univie.ac.at/o:1364451
Number of pages
76
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