Identifizierung und Charakterisierung essentieller Aminosäuren im humanen ADP-Rezeptor P2Y12

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