Die vorliegende Arbeit untersucht die strukturellen Grundlagen agonistischer und invers agonistischer Eigenschaften von Liganden am ADP-Rezeptor P2Y12. Dazu wurde eine Bibliothek systematisch veränderter Purinverbindungen am Wildtyp-P2Y12 (WT) mit und ohne ADP und an 28 konstitutiv aktiven P2Y12-Mutanten getestet. Dies ermöglichte die pharmakologische Zuordnung der Substanzen als Agonist, Antagonist oder inverser Agonist. Die Untersuchungen wurden in einem Hochdurchsatz-Hefe-Expressionssystem in Hefen durchgeführt. Als agonistische Liganden am P2Y12 Rezeptor konnten verschiedene ATP und ATP-Derivate identifiziert werden. Ihre agonistische Potenz am ADP-Rezeptor reihte sich wie folgt: 2-(methylthio)-ADP > 2-(methylthio)-ATP > ADP > ATP. In Dockingstudien wurde mittels eines komparativen Computermodels des P2Y12 für diese ATP-Derivate eine Bindungsstelle nachgewiesen, die von den Transmembrandomänen (TM) 3, 5, 6 und 7 gebildet wird. Die Aminosäuren Y105, E188, R256, Y259 und K280 besitzen in der Ligandeninteraktion einen besonderen Stellenwert. Zudem konnten einige Liganden identifiziert werden, die invers agonistische Eigenschaften an konstitutiv aktiven P2Y12-Mutanten zeigten. So führte eine N-Methyl-anthraniloyl-(mant) Modifizierung an der 3’-OH Gruppe der 2’-Deoxyribose (mant-dATP, mant-dADP) zu Liganden mit invers agonistischen Eigenschaften an 10 konstitutiv aktiven P2Y12-Mutanten. Diese Wirkung konnte mittels verschiedener funktioneller Tests in Säugerzellsystemen ebenfalls für den WT-Rezeptor bestätigt werden. Basierend auf den Ergebnissen computerassistierter Dockingstudien schienen inverse Agonisten und Agonisten dieselbe Bindungstasche zu nutzen. Eine mechanistische Erklärung für ihren funktionellen Unterschied am WT konnte das Modell jedoch nicht liefern. Zusammenfassend wurde gezeigt, dass der als ADP-Rezeptor bezeichnete P2Y12 mit einer etwas geringeren Potenz auch ATP als natürlichen Agonist erkennt und dass mant-modifiziertes dATP und dADP neue inverse Agonisten mit potenziellem therapeutischem Nutzen sind.

Kardiovaskuläre Ereignisse bilden die Haupttodesursache in den westlichen Ländern. Mit der Einführung von Clopidogrel, welches am ADP-Rezeptor P2Y12 wirkt, konnte die Mortalität und Morbidität von kardiovaskulären Ereignissen signifikant gesenkt werden. Der P2Y12 gehört als G-Protein-gekoppelter Rezeptor (GPCR) zur größten Gruppe membranständiger Rezeptoren, welche durch ihr ubiquitäres Vorkommen einen idealen Angriffspunkt in der Pharmakotherapie bilden. Zur intelligenten und gezielten Entwicklung von neuen Arzneimitteln bedarf es umfassender Kenntnisse der Struktur- und Wirkungsbeziehung von GPCR. Um den Modellrezeptor P2Y12 strukturell und funktionell zu charakterisieren, wurde eine sättigende Mutagenese in einem funktionell essentiellen Bereich des Rezeptors (Transmembranhelices 6 und 7 sowie 3. extrazellulärer Loop) durchgeführt. Hiermit sollten die Auswirkungen von Punktmutationen auf die Funktionsweise des Rezeptors untersucht werden. Hierfür wurden sättigende Mutantenbibliotheken für 66 Positionen erstellt, wobei jede Aminosäure (AS) durch jede nicht natürlicherweise im humanen P2Y12 vorkommende AS ersetzt wurde (1254 Mutanten). Diese wurden funktionell im Expressionssystem der Hefe Saccharomyces cerevisiae mit steigenden Agonistenkonzentrationen charakterisiert und anhand ihrer Funktionalität klassifiziert. Dabei wiesen 90,8 ± 1,9 % der Rezeptormutanten keine Wildtypeigenschaften auf. Die Auswertung von 77 Wirbeltierorthologen zeigte ebenso eine hohe Konservierung von 90,7 ± 1,5 % pro Position. Im direkten positionalen Vergleich zwischen evolutionären und in vitro Daten konnte eine Übereinstimmung der in vitro und in vivo Daten von 90,2 % gefunden werden. Die funktionellen Daten wurden in eine Online-Mutantendatenbank eingearbeitet und wurden in einem 3D-Rezeptor-Homologiemodell visualisiert. Damit ist der Beweis geführt worden, dass es mit guter Vorhersagewahrscheinlichkeit möglich ist, von evolutionären Daten Rückschlüsse auf die Relevanz von Mutationen zu ziehen.

Die vorliegende Arbeit untersucht die strukturellen Grundlagen agonistischer und invers agonistischer Eigenschaften von Liganden am ADP-Rezeptor P2Y12. Dazu wurde eine Bibliothek systematisch veränderter Purinverbindungen am Wildtyp-P2Y12 (WT) mit und ohne ADP und an 28 konstitutiv aktiven P2Y12-Mutanten getestet. Dies ermöglichte die pharmakologische Zuordnung der Substanzen als Agonist, Antagonist oder inverser Agonist. Die Untersuchungen wurden in einem Hochdurchsatz-Hefe-Expressionssystem in Hefen durchgeführt. Als agonistische Liganden am P2Y12 Rezeptor konnten verschiedene ATP und ATP-Derivate identifiziert werden. Ihre agonistische Potenz am ADP-Rezeptor reihte sich wie folgt: 2-(methylthio)-ADP > 2-(methylthio)-ATP > ADP > ATP. In Dockingstudien wurde mittels eines komparativen Computermodels des P2Y12 für diese ATP-Derivate eine Bindungsstelle nachgewiesen, die von den Transmembrandomänen (TM) 3, 5, 6 und 7 gebildet wird. Die Aminosäuren Y105, E188, R256, Y259 und K280 besitzen in der Ligandeninteraktion einen besonderen Stellenwert. Zudem konnten einige Liganden identifiziert werden, die invers agonistische Eigenschaften an konstitutiv aktiven P2Y12-Mutanten zeigten. So führte eine N-Methyl-anthraniloyl-(mant) Modifizierung an der 3’-OH Gruppe der 2’-Deoxyribose (mant-dATP, mant-dADP) zu Liganden mit invers agonistischen Eigenschaften an 10 konstitutiv aktiven P2Y12-Mutanten. Diese Wirkung konnte mittels verschiedener funktioneller Tests in Säugerzellsystemen ebenfalls für den WT-Rezeptor bestätigt werden. Basierend auf den Ergebnissen computerassistierter Dockingstudien schienen inverse Agonisten und Agonisten dieselbe Bindungstasche zu nutzen. Eine mechanistische Erklärung für ihren funktionellen Unterschied am WT konnte das Modell jedoch nicht liefern. Zusammenfassend wurde gezeigt, dass der als ADP-Rezeptor bezeichnete P2Y12 mit einer etwas geringeren Potenz auch ATP als natürlichen Agonist erkennt und dass mant-modifiziertes dATP und dADP neue inverse Agonisten mit potenziellem therapeutischem Nutzen sind.

京都大学 / 新制・課程博士 / 博士(医学) / 甲第23751号 / 医博第4797号 / 新制||医||1055(附属図書館) / 京都大学大学院医学研究科医学専攻 / (主査)教授 寺田 智祐, 教授 江藤 浩之, 教授 髙折 晃史 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Medical Science / Kyoto University / DFAM

Les thrombopathies congénitales sont des pathologies au phénotype hémorragique hétérogène dues à des anomalies fonctionnelles des plaquettes sanguines parfois associées à des anomalies morphologiques et/ou à une thrombopénie. Les outils diagnostic disponibles permettent de corréler une anomalie fonctionnelle plaquettaire à un déficit protéique voire à une mutation d’un gène spécifique. Cependant, en 2015, au moins 50% des thrombopathies restent non étiquetées. Dans ce contexte, le laboratoire d’hémostase de l’EFS Alsace et l’unité INSERM UMR S949 travaillent de concert à l’identification et à la caractérisation de ces pathologies. Ainsi, nous avons mis en évidence trois nouvelles mutations du récepteur P2Y12 dans trois familles différentes. La mutation p.His187Gln a été entièrement caractérisée sur des plaquettes fraiches du patient et dans un modèle cellulaire adapté. La reproduction des deux autres mutations (p.Tyr259Cys et p.Phe95Ser) est en cours. Nous avons par ailleurs identifié une famille dont trois membres sont atteints d’une maladie du pool vide non syndromique et nous suspectons grâce au séquençage d’exome effectué que le transporteur de nucléotides VNUT est impliqué dans la pathologie. / Inherited platelets disorders (IPD) are pathologies associated with heterogeneous bleedingphenotypes. They are due to functional platelets deficiency that may come with morphological abnormalities and/or thrombocytopenia. Available diagnosis tools are used to link a functional deficiency to a protein defect and in some instances to a specific genetic mutation. However, in 2015 at least 50% of IPD are still not identified. In this context, the haemostasis laboratory of the EFS Alsace together with INSERM UMR S949 team are working to diagnose and characterize these pathologies. Thus, we found three new P2Y12 receptor variants in three different families. The mutation p.His187Gln has been fully characterized on blood fresh platelets coming from one patient and in an appropriate cellular model. The reproduction of the two other mutations (p.Tyr259Cys and p.Phe95Ser) is currently ongoing. We also studied a family in which three members are carrying a delta storage pool disease. The full exome sequencing analysis leads us to suspect the involvement of the nucleotides transporter VNUT in this pathology.

Kardiovaskuläre Ereignisse bilden die Haupttodesursache in den westlichen Ländern. Mit der Einführung von Clopidogrel, welches am ADP-Rezeptor P2Y12 wirkt, konnte die Mortalität und Morbidität von kardiovaskulären Ereignissen signifikant gesenkt werden. Der P2Y12 gehört als G-Protein-gekoppelter Rezeptor (GPCR) zur größten Gruppe membranständiger Rezeptoren, welche durch ihr ubiquitäres Vorkommen einen idealen Angriffspunkt in der Pharmakotherapie bilden. Zur intelligenten und gezielten Entwicklung von neuen Arzneimitteln bedarf es umfassender Kenntnisse der Struktur- und Wirkungsbeziehung von GPCR. Um den Modellrezeptor P2Y12 strukturell und funktionell zu charakterisieren, wurde eine sättigende Mutagenese in einem funktionell essentiellen Bereich des Rezeptors (Transmembranhelices 6 und 7 sowie 3. extrazellulärer Loop) durchgeführt. Hiermit sollten die Auswirkungen von Punktmutationen auf die Funktionsweise des Rezeptors untersucht werden. Hierfür wurden sättigende Mutantenbibliotheken für 66 Positionen erstellt, wobei jede Aminosäure (AS) durch jede nicht natürlicherweise im humanen P2Y12 vorkommende AS ersetzt wurde (1254 Mutanten). Diese wurden funktionell im Expressionssystem der Hefe Saccharomyces cerevisiae mit steigenden Agonistenkonzentrationen charakterisiert und anhand ihrer Funktionalität klassifiziert. Dabei wiesen 90,8 ± 1,9 % der Rezeptormutanten keine Wildtypeigenschaften auf. Die Auswertung von 77 Wirbeltierorthologen zeigte ebenso eine hohe Konservierung von 90,7 ± 1,5 % pro Position. Im direkten positionalen Vergleich zwischen evolutionären und in vitro Daten konnte eine Übereinstimmung der in vitro und in vivo Daten von 90,2 % gefunden werden. Die funktionellen Daten wurden in eine Online-Mutantendatenbank eingearbeitet und wurden in einem 3D-Rezeptor-Homologiemodell visualisiert. Damit ist der Beweis geführt worden, dass es mit guter Vorhersagewahrscheinlichkeit möglich ist, von evolutionären Daten Rückschlüsse auf die Relevanz von Mutationen zu ziehen.

Submitted by PPG Biologia Celular e Molecular (bcm@pucrs.br) on 2017-10-11T12:59:22Z No. of bitstreams: 1 PEDRO_VARGAS_DIS.pdf: 3468332 bytes, checksum: 563022a7fa710bed810c652069a0777c (MD5) / Approved for entry into archive by Caroline Xavier (caroline.xavier@pucrs.br) on 2017-10-11T20:09:27Z (GMT) No. of bitstreams: 1 PEDRO_VARGAS_DIS.pdf: 3468332 bytes, checksum: 563022a7fa710bed810c652069a0777c (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-11T20:19:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PEDRO_VARGAS_DIS.pdf: 3468332 bytes, checksum: 563022a7fa710bed810c652069a0777c (MD5) Previous issue date: 2017-03-10 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior - CAPES / Glioblastoma multiform (GBM) is considered the most aggressive tumors of central nervous system (CNS), and the most lethal among primary tumors presenting low survival prognosis, resistance to radiotherapy and chemotherapy. P2Y12 is considered a chemoreceptor for adenosine diphosphate (ADP). Its expression is documented in some cancer types, such as the C6 lineage of rat glioma, renal carcinoma and colon carcinoma. However, its role in the development of tumour progression and the resistance mechanism in chemotherapy are not well elucidated. Currently, it is well established that normal platelet function is an important factor for the progression of tumors, with thrombocytopenic rats demonstrating a significant reduction of metastases. Clopidogrel bisulfate is a drug, which belongs to the class of antiplatelet agents, being a P2Y12 receptor antagonist whose endogenous ligand is ADP. The aim of the present study was to determine the effects of tumor cells exposed to the treatment with clopidogrel. The C6 rat cell line was sensitive to the drug tested (150 ?M) in the viability and cell counts (69.63 ? 8.70) and (53.05 ? 20.06). Both cell lines showed a significant reduction in the number of colonies after 10 days of treatment with clopidogrel. The U251-MG strain demonstrated a significant increase in the G1 phase and a significant reduction in the S phase in the cell cycle (20.32 ? 3.05) and (19.45 ? 2.35) in the concentration of 500 ?M. Other results demonstrate important antiproliferative activity in both tumor lines, suggesting an important participation of the P2Y12 receptor in this process. / O glioblastoma multiforma (GBM) ? considerado o mais agressivo dos tumores do sistema nervoso central (SNC) e o mais letal entre os tumores prim?rios apresentando baixo progn?stico de sobrevida, resist?ncia ? radioterapia e a quimioterapia. O P2Y12 ? considerado um quimiorreceptor para a adenosina difosfato (ADP). Sua express?o ? documentada em algumas linhagens de c?ncer, como a linhagem C6 de glioma de rato, carcinoma renal e carcinoma de c?lon. Contudo, seu papel no desenvolvimento da sinaliza??o e resposta ? quimioterapia n?o est? bem elucidado. Atualmente, est? bem estabelecido que o funcionamento normal das plaquetas ? um importante fator para a progress?o de tumores, sendo que ratos com trombocitopenia demonstraram uma redu??o significativa de met?stases. O bissulfato de clopidogrel ? um f?rmaco pertencente ? classe dos antiagregantes plaquet?rios, sendo um antagonista do receptor P2Y12, cujo ligante end?geno ? o ADP. O presente trabalho teve como objetivo averiguar quais os efeitos ocasionados ?s c?lulas de gliomas quando expostas ao clopidogrel. Para isto, foram utilizadas duas linhagens de gliomas, U251-MG de glioma humano e C6 de ratos, e o tratamento com clopidogrel (150, 300, e 500 ?M), foi avaliado nos par?metros de viabilidade celular, contagem de c?lulas, RT-PCR e citometria de fluxo. A linhagem de rato C6 mostrou-se sens?vel ao f?rmaco testado (150 ?M) com redu??o da viabilidade e contagem celular (69.63?8,70) e (53,05 ? 20.06), respectivamente. Ambas as linhagens tapresentaram uma redu??o significativa no n?mero de col?nias ap?s 10 dias tratamento com clopidogrel. A linhagem U251-MG demonstrou um aumento significativo na fase G1 e uma redu??o significativa na fase S e do ciclo celular (20,32 ? 3.05) e (19.45? 2.35 ) na concentra??o de 500 ?M, por?m nos ensaios de viabilidade e contagem n?o houve diferen?a significativa. Nossos resultados demonstram atividade antiproliferativa importante em ambas as linhagens tumorais, sugerindo uma participa??o importante do receptor P2Y12 neste processo.

Cangrelor is a relatively new antiplatelet drug that has been approved for use as an adjunct therapy to percutaneous coronary intervention (PCI) to decrease peri-procedural myocardial infarction (MI), coronary revascularization, and stent thrombosis. Cangrelor is an adenosine triphosphate analogue with a pharmacokinetic mechanism based on a reversible, dose-dependent inhibition adenosine diphosphate (ADP)-induced platelet aggregation. This drug has lately been in the spotlight as a possible bridge therapy for anti-platelet medication prior to cardiac and non-cardiac surgeries. Platelet function is usually restored within sixty minutes of cessation of therapy, thereby decreasing the risk of bleeding while providing adequate pre-procedural coverage to reduce ischemic events. This manuscript reviews the literature on cangrelor and summarizes its role as a peri-procedural bridge.

The P2Y inhibitor, ticagrelor, has been shown to prevent thrombotic events and hence, improve morbidity and mortality in patients with acute coronary syndrome following coronary artery stent placement. Despite many clinical benefits, ticagrelor has been associated with several adverse effects, including dyspnea, easy bruising, and gastrointestinal bleeding. We report the case of a 67-year-old patient with an acute coronary artery syndrome requiring percutaneous coronary artery intervention with stenting who developed ticagrelor-induced diarrhea. The patient's ticagrelor medication was replaced with clopidogrel, and his diarrhea completely resolved within one week with no complications observed at his one-month follow-up visit. Clinicians should be aware of this adverse effect of ticagrelor so as to guide them toward possible underlying etiologies and appropriate workup of chronic diarrhea.

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