Kainate Receptors as a Target for the Anticonvulsant Perampanel
红藻氨酸受体作为抗惊厥药吡仑帕奈的靶点
基本信息
- 批准号:10452382
- 负责人:
- 金额:$ 23.07万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2022
- 资助国家:美国
- 起止时间:2022-04-01 至 2024-03-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:AMPA ReceptorsAdverse effectsAmino AcidsAnalgesicsAnimal ModelAnimalsAnticonvulsantsAnxietyBehavioral AssayBindingBinding SitesBrainBrain regionChronicClinicalComplexDataDoseElementsEpilepsyEquilibriumExploratory/Developmental GrantFamilyFunctional disorderGenerationsGlutamate ReceptorHippocampal Mossy FibersHippocampus (Brain)Kainic Acid ReceptorsKnockout MiceLeadMediator of activation proteinModelingMolecularMusNeuronsOutcomePharmaceutical PreparationsPharmacologyPlayPopulationProteinsReceptor ActivationReceptor InhibitionReceptor SignalingRecombinantsRecurrenceRefractoryResolutionRoleSeizuresSpinal GangliaSynapsesTestingTherapeuticTherapeutic EffectTherapeutic IndexTreatment Efficacyantagonistcell typeexperimental studyhigh riskhippocampal pyramidal neuroninhibitorinnovationmossy fiberneurotransmissionpain behaviorpain modelpatch clamppostsynapticpre-clinicalreceptorreceptor sensitivityside effect
项目摘要
SUMMARY
Perampanel (PMP) is a third-generation anticonvulsant that acts as a noncompetitive allosteric modulator
(NAM) of AMPA receptors, the ionotropic glutamate receptors (iGluRs) that serve as principle mediators of
excitatory neurotransmission in the CNS. Its anticonvulsant activity is thought to result from dampening
hyperexcitability in an epileptic brain through AMPA receptor inhibition. The recent structural resolution of the
binding site for PMP on the GluA2 AMPA receptor subunit revealed fine details into determinants of its NAM
activity but also underscored the conservation of critical binding residues in AMPA and kainate receptor (KAR)
subunits, a distinct but related family of iGluRs. KARs serve a variety of functions in the CNS that are generally
characterized as modulating a balance between excitation and inhibition tone.
We hypothesize that PMP acts as a NAM on KARs and that this activity in part contributes to its therapeutic
efficacy. Our preliminary results provide initial tentative support for this hypothesis and additionally reveal that
PMP inhibition depends on the incorporation of a specific KAR subunit, GluK5, into the receptor complex. In
this project, we propose to explore this observation further in three related aims. In Specific Aim 1, we will test
the hypothesis that PMP is a subunit-selective noncompetitive antagonist of KARs and explore the importance
of key amino acid residues in the PMP binding domains that control sensitivity of KARs to the modulator. In
Specific Aim 2, we will test if PMP inhibits neuronal KARs at hippocampal mossy fiber synapses on CA3
pyramidal neurons and in dorsal root ganglion neurons. Both of these types of neuronal receptors are known to
contain the GluK5 subunit. We will compare relative inhibition of receptors in wildtype and GluK5-/- mice to test
the hypothesis that GluK5 forms a key substrate for PMP inhibition in the CNS. In Specific Aim 3, we will
discriminate between modulatory activity on AMPA vs. kainate receptors by comparing potency of PMP in
wildtype and GluK5-/- knockout mice in animal seizure, anxiety, and pain models, indications in which PMP
shows efficacy.
These objectives are significant because they could change our understanding of the mechanism of action of
the third-generation anticonvulsant perampanel. Optimization of inhibitors that effectively discriminate between
AMPA and kainate receptors could lead to a new generation of drugs with larger therapeutic indices.
概括
吡仑帕奈 (PMP) 是第三代抗惊厥药,充当非竞争性变构调节剂
AMPA 受体(NAM),离子型谷氨酸受体(iGluR),作为主要介质
中枢神经系统的兴奋性神经传递。它的抗惊厥活性被认为是由于抑制
通过抑制 AMPA 受体使癫痫大脑过度兴奋。最近的结构决议
GluA2 AMPA 受体亚基上 PMP 的结合位点揭示了其 NAM 决定因素的详细信息
活性,但也强调了 AMPA 和红藻氨酸受体 (KAR) 中关键结合残基的保守性
亚基,一个独特但相关的 iGluR 家族。 KAR 在 CNS 中具有多种功能,通常是
其特征是调节兴奋和抑制音之间的平衡。
我们假设 PMP 作为 KAR 上的 NAM,并且这种活性部分有助于其治疗
功效。我们的初步结果为这一假设提供了初步的初步支持,并进一步表明
PMP 抑制取决于特定 KAR 亚基 GluK5 并入受体复合物。在
在这个项目中,我们建议在三个相关目标中进一步探索这一观察结果。在具体目标 1 中,我们将测试
假设 PMP 是 KAR 的亚基选择性非竞争性拮抗剂,并探讨其重要性
PMP 结合域中控制 KAR 对调节剂敏感性的关键氨基酸残基的数量。在
具体目标 2,我们将测试 PMP 是否抑制 CA3 上海马苔藓纤维突触的神经元 KAR
锥体神经元和背根神经节神经元。已知这两种类型的神经元受体
含有 GluK5 亚基。我们将比较野生型和 GluK5-/- 小鼠受体的相对抑制来进行测试
假设 GluK5 是中枢神经系统中 PMP 抑制的关键底物。在具体目标 3 中,我们将
通过比较 PMP 的效力来区分 AMPA 与红藻氨酸受体的调节活性
动物癫痫、焦虑和疼痛模型中的野生型和 GluK5-/- 敲除小鼠,其中 PMP 的适应症
显示功效。
这些目标很重要,因为它们可以改变我们对作用机制的理解。
第三代抗惊厥药吡仑帕奈。有效区分抑制剂的优化
AMPA 和红藻氨酸受体可能会产生具有更大治疗指数的新一代药物。
项目成果
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