Specialeopgaver. Oktober Institut for Medicinalkemi. Medicinalkemi. Organisk heterocyklisk kemi. Design og syntese af neurotransmitter analoger

Transkript

1 Speciaeopgaver Institut for Medicinakemi ktober 2004 Institut for Medicinakemi Metaboitter, metabonomer og metabonomics Strukturbaseret ægemiddeforskning Farmakognosi Naturstofkemi Medicinakemi Biostrukture Forskning Kemisk screening, strukturopkaring af naturstoffer rganisk heterocykisk kemi Koning, ekspression, oprensning og karakterisering Farmakoogisk screening og karakterisering Design og syntese af neurotransmitter anaoger Strukturbestemmese af biomakromoekyer Syntese af naturstoffer og naturstofanaoger Moekyær farmakoogi af receptorer og transportører Strukture anayse og moekyær modeing Farmakognosi Naturstofkemi Medicinakemi Biostrukture forskning Yderigere opysninger kan fås ved henvendese ti de enkete vejedere eer ti instituttets speciaekontaktperson, Tommy N. Johansen, rum 242;

2 FARMAKGNSI Farmakognosigruppen beskæftiger sig med forskeige aspekter vedrørende ægepanter, potentiee ægepanter og deres indhodsstoffer. Der fokuseres især på: Etnofarmakoogi Anayse og isoering af aktive pantestoffer Bioogisk variation Kvaitetsvurdering af ægepanter og naturægemider Dyrkning af ægepanter Etnofarmakoogi Panter anvendes verden over som traditione medicin. Traditionee heaere har gennem århundreders afprøvning udvagt de panter, der virkede bedst. Etnofarmakooger bruger denne viden ti at finde nye indhodsstoffer fra panter, der kan anvende i vestig medicin som ægemiddestoffer, eer som naturægemider. Et speciae indenfor etnofarmakoogi kan omfatte indsaming af pantemateriae/ information om anvendese, screening af panteekstrakter for aktivitet samt bioassayguidet isoering og strukturopkaring af aktive stoffer. Der vi være fokus på neuroaktive panter, der er brugt i behanding af mentae sygdomme; og på panter med antibakterie og antiinfammatorisk virkning. Der er muighed for at udføre speciaet het eer devist i udandet. Projekter kan udføres i samarbejde med Naturstofkemigruppen. Pantestoffers udbredese og variation Panter og deres indhodsstoffer kan tjene som råmateriae for ægemider. I et tværinstitutionet samarbejde undersøges muigheden for en sådan produktion i Danmark. Som baggrund for vag af panter og metoder undersøges den naturige variation af pante-metaboitter i eksisterende og potentiee ægepanter. Speciaeopgaver kan omfatte års- eer døgnvariation af indhodsstoffer fra udvagte panter, eer kemotaxonomiske og økoogiske studier i reation ti vide eer dyrkede ægepanter. Der er desuden muighed for at arbejde med arktiske eer tropiske panter indenfor dette fet.

3 Naturægemider - hesekost I dag registreres naturægemider, som andre ægemider, og myndighederne stier krav ti den farmaceutiske kvaitet, ti virkning og uskadeighed, krav der ikke sties ti hesekost. En speciaeopgave kan fokusere på præparater eer på råvaren med hovedvægt på kvaitetsvurdering, og et eer fere af føgende emner kan inddrages i opgaven: Indhodsstoffer Identitetsprøver - Farmaceutisk kvaitet - Hodbarhed - Virkning og sikkerhed Vejedere: Anne Adsersen, Ua Wagner Smitt, Lene Gudiksen, Per Møgaard og Anna Jäger Eksemper på speciaer udført i 2004: Isoering og strukturopkaring af favonoider fra tre Rhus arter med aktivitet i [ 3 H]- fumazenibindingsassayet. Hippocastani semen udviking af en farmakopémonografi og kvaitetsvurdering af naturægemider. Screening af ægepanter anvendt af Mapuchefoket mod urinvejsinfektion og bioguided oprensning af aktive forbindeser i Baccharis mageanica. Screening af ibanesiske panter for neuro-aktive effekter. Sammenigning af biodynamisk og konventione dyrkning af Echinacea purpurea, E. paida, Vaeriana officinais og Tanacetum parthenium, samt variation af deres aktive indhodsstoffer. Variation af cumariner og benzodiazepinreceptor-aktivitet i Angeica archangeica fra Disko, Grønand. Undersøgese af panteekstrakt fra Crinodendron hookerianum, anvendt mod NIDDM i Chie.

4 Speciaeopgaver i naturstofgruppen Naturen er en vigtig kide ti kemisk diversitet - dvs. naturstoffer med meget forskeige og tit uventede strukturer, ofte med interessante farmakoogiske egenskaber. p imod havdeen af ae kendte ægemider er direkte eer indirekte afedt af naturstoffer. Naturstofgruppen arbejder med isoering og strukturopkaring af naturstoffer, undersøgeser af deres farmakoogiske virkninger, syntese af anaoger og derivater, og udviking af naturstofkemisk forskningsteknoogi. Et af kerneekspertiseområderne er kernemagnetisk resonansspektroskopi (nucear magnetic resonance, NMR). Et 600 MHz HPLC-NMR apparatur, opstiet i 2003, gør det nu muigt at opkare strukturer af naturstoffer direkte fra kompekse bandinger, f. eks. panteekstrakter. Yderigere opysninger om gruppens forskning/speciaeprojekter: Professor Jerzy W. Jaroszewski jj@dfuni.dk rum 142 tf Lektor Søren Brøgger Christensen sbc@dfuni.dk rum 040 tf Lektor Henrik Franzyk hf@dfuni.dk rum 136 tf Lektor Dan Stærk ds@dfuni.dk rum 138 tf CH 3 CH 3 CH 3 H 3 C H H 3 C CH 3 N H 3 C H 3 C H H N H H

5 Der er vanskeigt at beskrive reevante projekter specifikt mere end ét år frem i tiden. Som hovedrege baseres speciaeprojekterne på igangværende forskning, hviket giver projekterne dybde. Du detager sev i panægningen af projektet, og vi tistræber at du får anvendt en bred vifte af teknikker, samt får indbik i videnskabeigt arbejde. Muige projekter g Isoering og strukturopkaring af naturstoffer g Bioaktivitet-styret isoering af naturstoffer g Syntese af farmakoogisk aktive naturstofanaoger g NMR-baseret metabonomics g Farmakoogisk karakterisering af naturstoffer (især maariaparasitter, Pasmodium faciparum) Vag af pante (ethnobotanik, screening) Separation af indhodsstoffer NMR spektroskopi 100 Reative uptake Concentration (µg/m) Farmakoogiske egenskaber Eksemper på tidigere projekter -Anne Mette Rüsz HPLC-SPE-NMR undersøgese af indhodsstoffer i Perovskia atripicifoia (vejedere JJ og DS, forår 2004). -Mette Estrøm Andersen Isoering og strukturopkaring af Lycopodium akaoider (vejedere JJ og DS, forår 2004). -Bonnie Rasmussen Isoering og strukturopkaring af nye spermidinakaoider (vejedere DS og JJ, forår 2003). -Trine Byov Isoering af cyanogene gucosider og semisyntese af GHB anaoger (vejedere HF og JJ, forår 2003). -K. B. Nezhad Isoering og strukturopkaring af phenanthroindoizidin-akaoider fra Vincetoxicum pumium (vejedere DS og JJ, forår 2003). -Sarah Pedersen Naphtyisoquinoine akaoids from Ancistrocadus species (vejeder SBC, forår 2004). -Kent Jensen og Lin Tran Isoering og strukturopkaring af nye stoffer fra Thapsia garganica (vejder SBC, forår 2003). -Mads Jørgensen Isoering og strukturopkaring af maariaaktive stoffer fra Spathodea campanuata (vejder SBC, forår 2003).

6 MEDICINALKEMI INTRDUKTIN Kemisk Syntese Struktur Aktivitets Studier Medicinakemigruppen beskæftiger sig med tre hovedaspekter indenfor moderne medicinakemi: Kemisk syntese, strukturaktivitets studier og moekyær farmakoogi. Ved hjæp af kemiske og farmakoogiske teknikker studeres små moekyers interaktioner med enzymer og receptorer indenfor interdiscipinære projekter. Moekyær Farmakoogi Kemisk syntese og struktur-aktivitets studier Nye metoder ti at fremstie bioogisk interessante moekyer udvikes for at effektivisere drug-discovery processen. Ved hjæp af moderne syntesemetoder fremsties måmoekyer, f.eks. unaturige aminosyrer, kompicerede naturstoffer med ægemiddereevante egenskaber eer simpificerede anaoger heraf. Med udgangspunkt i potente forbindeser designes nye igander med henbik på en øget forståese af sammenhængen meem kemisk struktur og bioogisk aktivitet. De syntetiserede forbindeser testes for deres bioogiske aktivitet i reevante assays. Forskningen fokuserer på neurotransmittere, f.eks. GABA og gutaminsyre, men der arbejdes også med b.a. transportører og ribosomer som targets. Speciaeprojekter inden for disse områder vi ofte invovere en stor de af organisk syntesearbejde i aboratoriet. Kontaktpersoner: Mikae Begtrup, Lotte Brehm, Lennart Bunch, Rasmus P. Causen, Bente Frøund, Tommy N. Johansen, Jesper L. Kristensen, Pov Krogsgaard-Larsen, Uf Madsen, Kaus B. Simonsen, Kristian Strømgaard. Moekyær farmakoogi Moekyær farmakoogi anvendes ti at undersøge konede receptorer og transportører herunder deres interaktion med igander og deres aktiveringsmekanisme. Typisk vi man anvende en kombination af moekyær bioogiske metoder (f.eks. koning og introduktion af mutationer), ceedyrkning og farmakoogiske metoder (f.eks. koncentrations-respons kurver og udviking af nye testsystemer). Kontaktpersoner: Hans Bräuner-sborne, Anders A. Jensen. Læs mere om gruppens forskning på: Læs om tidigere gennemførte speciaer i gruppen på:

7 MEDICINALKEMI KEMISK SYNTESE G STRUKTUR AKTIVITETS STUDIER Kemisk syntese og struktur-aktivitets studier er uøseigt forbundet i moderne medicinakemi. Ny viden om sygdomme og behanding af disse opnås meget ofte ved at studere kemiske forbindesers interaktion med et bioogisk target f.eks. en receptor eer et enzym. For at frembringe ny viden ska man bruge nye kemiske forbindeser som ska syntetiseres i aboratoriet. De redskaber man bruger i denne proces er under stadig udviking, både m.h.t. syntesedeen, computer modeering og farmakoogiske undersøgeser. Derfor vi et speciae typisk fokusere enten på kemiske aspekter eer struktur-aktivitets forhod. Kemisk syntese og struktur-aktivitets studier gennemføres inden for en række forskeige targets. Såedes findes der i dag få ægemider ti behanding af neurodegenerative sygdomme som f.eks. Azheimers syge. Udviking af igander der seektivt påvirker receptorer og transportører invoveret i sådanne sygdomme er et vigtigt eement i design af nye ægemider. Bakterier udviker øbende resistens overfor anvendte antibiotika. Derfor er det vigtigt at frembringe nye potentiee ægemider ti at bekæmpe infektionssygdomme. Hæmning af bakteriers proteinsyntese ved at inhibere ribosomet med små igander er en måde at bekæmpe bakterier. Teknikker og discipiner rganisk syntese Stereoseektiv syntese Fastfasekemi og paraesyntese Kromatografisk separation Spektroskopi ( 1 H- og 13 C-NMR) GC-MS Chira HPLC Røntgenkrystaografi Moecuar modeing Farmakoogisk karakterisering

8 MEDICINALKEMI KEMISK SYNTESE G STRUKTUR AKTIVITETS STUDIER Projekt eksemper Syntese af heterocykiske GABA uptake inhibitorer Syntese og brug af højaktive paadiumkataysatorer Udviking af subtype-seektive gutaminsyre agonister Struktur-aktivitets undersøgese af potentiee GHB igander Dimer-igander med seektiv mgu subtype receptor aktivitet Resovering og stereokemisk karakterisering af Gu receptor igander Fremstiing af markørstoffer ti brug for magnetisk scanning af hjernen Nye bioisostere grupper og konformationet begrænsede AMPA anaoger Fremstiing af nye aminosyre-anaoger ti indbygning i ægemiddestoffer Syntese af forbindeser der genkender og veksevirker med RNA i ribosomet Fremstiing af ægemiddemetaboitter ti kortægning af nedbrydningen i organismen Syntese af peptider og -anaoger ti transport af ægemiddestoffer gennem membraner HC H 2 N Me H 2 N CH H 2 N H N N H H HC H HN H N tbu N F Me H B HN H F H 2 N H NH 2 N H H H HN N NMe 2 N N N CH H

9 MEDICINALKEMI MLEKYLÆR FARMAKLGI Farmakoogiske undersøgeser Langt de feste receptorer og transportører tihører homooge famiier, hvorved den samme endogene igand påvirker adskiige targets samtidig. F.eks. eksisterer der 24 receptorer og 5 transportører for gutamat. Af terapeutiske årsager er det ofte ønskeigt kun at ramme ét eer få target(s) for f.eks. at mindske bivirkninger. Ved at teste igander på konede receptorer/transportører der individuet udtrykkes i ceeinier, er det muigt at bestemme igandernes potens og subtype seektivitet og såedes etabere struktur-aktivitets sammenhænge. Disse studier gennemføres i tæt samarbejde med medicinakemikere, såedes at man sammen danner grundag for at syntetisere nye igander med endnu bedre potens og seektivitet på target-moekyerne. Undersøgese af receptorers bindingssted og aktivereringsmekanisme Vi er også meget interesserede i at opnå øget indsigt i receptorers bindingssteder og aktiverings-mekanismer. Sammen med computer modeing grupper udvikes modeer af receptorers bindingssted, og disse modeer afprøves efterføgende ved at indføre mutationer af aminosyrer som f.eks. forudsiges ti at være invoveret i subtype seektivitet. Denne information kan efterføgende anvendes ti struktur-baseret design af nye igander med forbedret seektivitet. Efter samme koncept undersøger vi receptorers aktiveringsmekanismer, hvor vi afprøver hypoteser ved f.eks. at indføre mutationer som vi forventer vi påvirke receptorens aktivering. Koning og karakterisering af nye receptorer/transportører Sekvensen af det humane genom bev offentiggjort for godt et år siden. Ca gener er p.t. konet og man forventer at ca yderigere eksisterer. Ved at gennemsøge genom databasen har vi identificeret nye receptorer som efterføgende er bevet konet. Indti nu har vi konet fire het nye receptorer som ae er i famiie med aerede kendte receptorer. Udover at kone endnu fere receptorer forsøger vi også at finde deres endogene igand og deres fysioogiske funktion. Dette arbejde indebærer f.eks. udviking af nye farmakoogiske assays, screening af igander bibioteker, udviking af "knock-out" mus (hvor genet fjernes i musen) og undersøgese af hvike organer og ceer der udtrykker receptoren. Projekt eksemper Farmakoogisk karakterisering af igander på konede receptorer og transportører Udviking af nye moekyær farmakoogiske assays Fremstiing og karakterisering af muterede receptorer og transportører Koning og karakterisering af nye receptorer og transportører

10 Biostrukture Forskning Gruppen for Biostrukture Forskning (BR) er en integreret enhed indenfor området struktur-baseret ægemiddeforskning på DFU. Vores forskning fokuserer på undersøgeser af tre-dimensionae strukturer og struktur-funktions sammenhænge af proteiner, protein-igand kompekser og protein-protein kompekser. Det utimative må er at anvende denne information ti design af nye ægemiddestoffer, som virker specifikt på enkete receptor typer, enzymer eer genetisk materiae. Gruppens kerneprojekter er pt. indenfor scaffoding og adaptor proteiner i intraceuær signaering og indenfor ionotrope gutamat receptorer. Disse proteiner er centrae i b.a. aergiske reaktioner og sygdomme i centranervesystemet. Læs om BR-gruppens forskning og ekspertiser på: Læs om tidigere gennemførte speciaer i BR-gruppen på: Du finder os på Institut for Medicinakemi: Professor Michae Gajhede mig@dfuni.dk rum 315 Professor Tommy Lijefors t@dfuni.dk rum 244 Docent Femming Steen Jørgensen fsj@dfuni.dk rum 115 Lektor Kara Frydenvang kf@dfuni.dk rum 111 Lektor Jette Sandhom Kastrup jsk@dfuni.dk rum 313 Lektor e Kristensen ok@dfuni.dk rum 309 Lektor Lars Skov sk@dfuni.dk rum 309 Adjunkt Thomas Bae tb@dfuni.dk rum 215 Adjunkt Christina Kasper ck@dfuni.dk rum 307 Adjunkt Lars sen o@dfuni.dk rum 113 Adjunkt Bente Vestergaard bv@dfuni.dk rum 320

11 Biostrukture Forskning BR-gruppen har sat en pipeine op, som dækker at fra koning af proteiner ti 3D strukturbestemmese og anayser af proteinernes funktion. Gruppen tæer pt. omkring 30 medemmer en stærkt motiveret gruppe af speciaestuderende, phd-studerende, adjunkter, ektorer og professorer. Der samarbejdes i stor udstrækning med bioteknoogiske virksomheder fra regionen, b.a. med ALK-Abeo, H. Lundbeck, LE Pharma, NeuroSearch, Novozymes og Novo Nordisk. I dit speciaeprojekt vi du kunne ægge vægt på en eer fere af føgende teknikker: Koning og ekspression af proteiner Subkoning og ekspression af proteiner udføres v.h.a. rekombinante DNA-teknikker. Vi har faciiteter ti at udtrykke proteiner i E. coi, Drosophia og gær ceer. Protein oprensning og karakterisering Produktion af proteiner af meget høj renhedsgrad i miigram-mængder udføres ved anvendese af standard kromatografiske teknikker. Vi har forskeige metoder ti karakterisering af proteiner, ink. dynamisk ysspredning. Krystaisation og røntgenkrystaografi Krystaer af proteiner fremsties og 3D strukturer bestemmes v.h.a. røntgenkrystaografi. Det drejer sig om strukturer af proteiner, protein-protein kompekser, protein-igand kompekser og af igander aene. Moecuar modeing og computationa chemistry Moekymekaniske beregninger, kvantemekaniske beregninger og bioinformatiske værktøjer anvendes sammen med avanceret 3Dcomputergrafik ti homoogimodeering af proteiner, indejring af kendte igander i det aktive site af proteiner, farmakofor-identifikation, 3D- QSAR, design af nye seektive og potente igander samt ti studier af moekyers egenskaber og deres reaktionsmekanismer i opøsning.