Los receptores GABA_A son canales iónicos activados por ligandos y funcionan como los principales mediadores de la inhibición en el sistema nervioso central de mamíferos. Están
formados por cinco subunidades formando un poro central conductor de iones. Cada combinación de subunidades presenta una función y localización determinada, de las cuales el
subtipo α1ß2γ2 es el más abundante en el ser humano. Los receptores GABA_A intervienen
en una miríada de procesos neurológicos y su desregulación genera las denominadas canalopatías. Por lo cual, el estudio de estos sistemas es indispensable para el desarrollo de fármacos
y de tratamientos para mejorar la calidad de vida.
En este trabajo de tesis se propone el estudio in silico del receptor GABA_A α1ß2γ2
mediante el empleo de técnicas de bioinformática y biofísica computacional, que incluyen
simulaciones de docking molecular, dinámica molecular y técnicas de muestreo avanzado.
Se desarrolló un modelo por homología del receptor empleando el receptor GABA_A homopent
mero de subunidades ß3. El modelo fue validado a través de un cuidadoso análisis
de su estereoquímica y su estabilidad mediante simulaciones de dinámica molecular. A continuación, se realizó un exhaustivo análisis de la unión de compuestos a dos sitios de unión
en el dominio extracelular del modelo: el sitio ortostérico (donde se unen los ligandos que
actúan directamente sobre la activación del canal) y el sitio de unión de gran afinidad de
las benzodiazepinas (moduladores alostéricos). Los modos de unión encontrados fueron contrastados
con información experimental disponible y se halló muy buena concordancia. El
trabajo finalizó con el primer estudio computacional sobre la interacción putativa entre este
receptor y la proteína DBI y fragmentos peptídicos derivados de su digestión. Este análisis
permitió elaborar, por primera vez, una hipótesis respecto a los residuos involucrados en la
interacción. / GABA_A receptors are pentameric ligand-gated ion channels which act as the main mediators
of inhibitory signalling in the central nervous system of mammals. They are formed by
five subunits arranged around a central ion-conducting pore. Each combination of subunits
has a specific function and localization, the α1ß2γ2
subtype being the most abundant in homo
sapiens. These receptors intervene in a myriad of neurological processes and their disregulation
cause several channelopathies. Although they are very complex systems, their study is
fundamental for the development of new drugs and therapies aimed at improving life quality.
In this thesis we performed an in silico study of the α1ß2γ2 GABA_A receptor through the
use of bioinformatics and computational biophysics tools, which include molecular docking,
molecular dynamics and enhanced sampling techniques.
A homology model was developed using the structure of the GABAA_A ß3 homopentamer.
The model was validated through a thorough analysis of its stereochemistry and its stability
was evaluated from molecular dynamics simulations. Moreover, an exhaustive evaluation of
the binding modes of ligands to two extracellular sites was performed: the orthosteric site
(ligands which act directly on the activation of the channel) and the high affinity binding
site for benzodiazepines (allosteric modulators). The comparison of the binding modes to
available experimental information showed great agreement. Finally, a computational study
was carried out for the first time regarding the putative interaction of this receptor with
DBI and its peptide fragments. This study allowed the formulation of the first hypotheses
regarding the aminoacids involved in the interaction.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:uns.edu.ar/oai:repositorio.bc.uns.edu.ar:123456789/4534 |
| Date | 15 March 2019 |
| Creators | Amundarain, María Julia |
| Contributors | Costabel, Marcelo Daniel |
| Publisher | Universidad Nacional del Sur |
| Source Sets | Universidad Nacional del Sur |
| Language | Spanish |
| Detected Language | Spanish |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation, Text |
| Rights | 2 |
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