3.7. Молекулярные механизмы

взаимодействия лигандов с дофаминовыми рецепторами______

Хорошо известно, что взаимодействие дофаминовых рецепторов с их агонистами, являющимися Е- и Z-стереоизомерами, отличается высокой стереоспецифичностыо [Pelz К. et al., 1970; Engelhardt E. et al., 1971].

Дофамии имеет гибкую аминоэтильную боковую группу, которая может находиться в двух конформациях: развернутой (апти) и свернутой (гаух). В развернутой конформации возможно вращение вокруг фенилыюго углерода. Следовательно, существуют а- и р-ротамеры дофамина. Для выявления конформации дофамина, которая комплементарна дофа-миповым рецепторам, были синтезированы агонисты дофаминовых рецепторов, в структуру которых входила боковая цепь дофамина в фиксированной конформации.

Оказалось, что из этих конформеров наибольшей дофами-понодобной активностью обладает АДТН. Можно заключить, что дофамии взаимодействует со своими рецепторами в виде Р-ротамера.

При анализе зависимости взаимодействия дофаминовых аго-пистов от их структуры с Д2-рецепторами можно отметить следующие закономерности. 1. Группа агонистов, которая образует с рецепторами водородную связь, почти всегда представляет собой гидроксил, находящийся в положении 3 кольца дофамина. В случае алкалоидов спорыньи этой группой является NH. Вторая гидроксильная группа в положении 4 кольца играет вспомогательную роль. Так, (-)(5)-окси-Н,Н-пропил-2-аминотетралин [(-)-5-ОН-ДПАТ] имеет только одну гидроксильную группу и величину Ю^, отражающую его конкуренцию с 3Н-спипероном за связывание с Д2-рецепторами, равную 190 нМ (рис. 38). Поэтому можно полагать, что Д2-рецепторы имеют основной и вторичный связывающие участки, с которыми агонисты образуют водородную связь.

2. Для соединений, находящихся в активной конформации, характерно увеличение сродства к Д2-рецелторам при повышении гидрофобное™. Например, данное сродство увеличивается в следующем порядке: (+)-5,б-диокси-2-аминотетра-лин>(-)-апоморфин> (-)-М,н-пропилнорапоморфин.

3. Наибольшей активностью обладают агоиисты, у которых атом азота расположен на расстоянии 0,06 нМ от плоскости кольца. Как показано на рис. 37, К-(-)-апоморфин более активен, чем (+)-апоморфин, и (-)-5-ОН-ДПАТ в 10 раз более активен, чем (+)-5-ОН-ДПАТ.

4. У большинства агонистов с выраженной дофаминергиче-ской активностью расстояние между гидроксильной группой и атомом азота равно 0,73 нМ или менее. Из соединений, у которых атом азота расположен так, как указано в пункте 3, (-)-5-ОН-ДПАТ и (±)-ОН-НПА обладают наибольшей активностью.

5. Существуют стерические препятствия взаимодействия агонистов с Д2-рецепторами. Пример таких препятствий (P,Q) представлен на рис. 37 для (+)-энантиомера (+)-изоапомор-фина. Для большинства биологически активных агонистов таких препятствий нет.

J.D.McDermed и H.S.Freeman (1982), изучая взаимодействие четырех агонистов ряда 2-аминотетралина с дофаминовыми рецепторами, обнаружили, что 5- и 5,6-диоксипроизводные 2-аминотетралина обладают выраженным сродством к дофаминовым рецепторам в 25-конфигурации, а 7- и 6,7- диоксипроизводные 2-аминотетралина—в 2И-конфигурации. Авторы предложили схематическое изображение взаимодействия этих соединений с дофаминовыми рецепторами (рис. 38). Данная инверсия стереохимии взаимодействия агонистов с дофаминовыми рецепторами отражает специфику взаимодействия молекул-партнеров, а не внутримолекулярные особенности энантиомеров.

Рис. 37. Взаимодействие (а, б) агонистов с Д,-рецепторами [Seeman P.,

List S.,1982].

ГК—гидрофобный канал; Р и Q — стерические препятствия.

Связывание антагониста дофаминовых рецепторов 3Н-сулышрида, который обладает избирательностью по отношению к Д2-реценторам, также характеризуется стереоспе

цифичностыо. (+)-Бутакламол в 10 000 раз более сильно вытесняет 3Н-сулышрид из его связи с мембранами полосатого тела головного мозга крыс, чем (-)-бутакламол [Spano P.F. et al., 1980; Woodruff G.N., 1982]. На это связывание 3Н-суль-пирида не влияет цисфлупентиксол, который относится к се-

лективным агонистам Д2-рецепторов, но, но данным G.N.Woodruff (1982), это не так. Подобное противоречие может быть связано с различной степенью очистки мембран полосатого тела, поскольку существуют различия в сродстве ли-гандов к дофамииовым рецепторам, очищенных и частично очищенных мембран синаптосом [Freedman S.B. et al., 1981]. (+)-АДТН по сравнению с АДТН обладает в 27 раз большей способностью вытеснять 3Н-сульпирид из его связи с до-фамшювыми рецепторами [Woodruff G.N., 1982]. Последнее дает возможность предполагать, что сульпирид связывается с теми же дофаминовыми рецепторами, что и агоиисты, о которых речь шла ранее, т.е. Д2-рецепторами.

Связывание меченных тритием атопистов, таких как АДТН и сродство агонистов к дофамииовым рецепторам, связывающих 3Н-спиронеридол, уменьшается в присутствии гу-апиновых нуклеотидов. Гуанил-5-ил-имидодифосфат уменьшал способность агонистов АДТН, дофамина и апоморфина, но не антагонистов флупентиксола, флуфеназина и 8-(-)-сульпирида вытес!шть 3Н-сулышрид из его связи с мембранами полосатого тела головного мозга крыс [Freedman S.B. et al., 1981].

Связывание лигаидов дофамиповыми рецепторами зависит также от присутствия одновалентных катионов. Присутствие ионов Na+ необходимо для связывания сульпирида с дофамиповыми рецепторами. Натрий избирательно увеличивает способность производных беизамида вытеснять 3Н-сии-перон из его связи с дофаминовыми рецепторами. Эти результаты подтвердили S.В.Freedman и G.N.Woodruff (1981), которые обнаружили, что удаление ионов Na+ из инкубационной среды приводит к уменьшению связывания 3Н-сульпирида с мембранами полосатого тела головного мозга крыс с 208±25 до 27,5±5 фмоль/мг белка, но не влияет заметно на его сродство к связывающим участкам. Ионы лития частично восстанавливают величину связывания 3Н-сульпирида с данными

мембранами.

Предварительная инкубация мембран полосатого тела с реагентом на сульфгидрильиые группы N-этилмалеимидом (1 мМ) приводила к снижению связывания 3Н-сульпирида па 64%, что указывает на возможное участие SH-групн дофаминовых рецепторов в связывании лигандов. Если до воздействия М-этил-малеимида мембраны инкубировали в присутствии дитиотрей-тола, сулышрида или ионов Na+, то данный эффект не развивался. В то же время ГГФ не влиял на способность N-этилмалеи-мида уменьшать связывание 3Н-сулышрида.

Возможно, ионы натрия вызывают такие конформацион-пые изменения дофаминовых рецепторов, которые необходимы для связывания сульпирвда и которые защищают сульфги-дрильные группы от воздействия N-этилмалеимида. Не исключено, что дофамииовый рецептор представляет собой либо макромолекулярный комплекс, содержащий несколько связывающих участков для различных лигапдов, либо множественные формы дофаминовых рецепторов (см.схему 6) являются различными связывающими участками или различными кон-формациоиными состояниями одного и того же рецептора.

До сих пор дискутируется вопрос: с одними и теми же или различными участками дофаминовых рецепторов связываются их агонисты и антагонисты. Для решения этой проблемы необходимо выделить, очистить и идентифицировать макромолекулы с сохраненной способностью связывать дофаминергические лиган-ды. Участки, связывающие 3Н-спипероп и 3Н-аноморфин, имеют сходную субклеточную локализацию. В связи с этим авторы предложили унитарную гипотезу дофаминовых рецепторов. Согласно этой гипотезе, дофамиповые рецепторы состоят из нескольких субъединиц, связывающих агонисты и антагонисты, причем количество участков, связывающих антагонисты, в 2—3 раза больше числа участков, связывающих агоиисты (рис. 39).