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Professionelle und kostensparende Lösungen

Aktivitätsmessung von Inhibitoren im struktur­basierten Design

Die Aktivitätsmessung von Inhibitoren im struktur­basierten Design-Service bei Creative Enzymes bietet eine rigorose biochemische und biophysikalische Validierung der Enzyminhibition. Aufbauend auf den vorherigen Phasen des struktur­basierten Designs und Screenings quantifiziert dieser Service die inhibitorische Potenz, den Mechanismus und die Selektivität mithilfe fortschrittlicher analytischer Techniken. Unsere hochstandardisierten Assays – von spektrophotometrischen und fluoreszenzbasierten Methoden bis hin zu isothermer Titrationskalorimetrie und kinetischem Profiling – gewährleisten, dass das funktionelle Verhalten jedes Inhibitors präzise charakterisiert wird. Die Ergebnisse dienen als abschließende experimentelle Bestätigung in unserer rationalen Inhibitordesign-Pipeline und unterstützen eine fundierte Leitstrukturauswahl sowie die anschließende Optimierung.

Hintergrund: Kritische experimentelle Brücke zwischen Design und Anwendung

Das struktur­basierte Inhibitordesign basiert auf einem tiefen Verständnis der molekularen Wechselwirkungen innerhalb des Enzym-aktiven Zentrums. Dennoch müssen rechnergestützte Vorhersagen und Screeningdaten letztlich durch quantitative biologische Assays verifiziert werden. Die experimentelle Aktivitätsmessung ist daher der entscheidende letzte Schritt, der die theoretische Bindungsaffinität in reale enzymatische Inhibitionsmetriken übersetzt.

Assay measuring enzyme activity and inhibition effects

Grundlegende Prinzipien der Inhibitionsbewertung

Die Aktivitätsmessung basiert auf mehreren grundlegenden Prinzipien:

  • Bindungsaffinität vs. funktionelle Wirksamkeit: Unterscheidung zwischen physikalischer Bindung (KD, Ki) und funktionellen Konsequenzen (IC50, EC50).
  • Zeitabhängigkeit: Unterscheidung zwischen schnell im Gleichgewicht stehenden Inhibitoren und langsam bindenden oder kovalenten Inhibitoren mit zeitabhängiger Aktivität.
  • Kontextabhängigkeit: Anerkennung, dass die biochemische Potenz sich aufgrund von Permeabilität, Efflux und Metabolismus deutlich von der zellulären Aktivität unterscheiden kann.
  • Mechanistische Spezifität: Bestimmung, ob die Inhibition kompetitiven, nicht-kompetitiven, unkompetitiven oder gemischten Mechanismen folgt.

Durch die Integration rechnergestützter Erkenntnisse mit präziser biochemischer Evaluierung überbrückt Creative Enzymes die Lücke zwischen in silico-Design und biologischer Wirksamkeit. Unsere Einrichtung ist für hochsensitive enzymatische Assays ausgestattet, die auf eine Vielzahl von Enzymklassen zugeschnitten sind und reproduzierbare, publikationsreife Ergebnisse für jedes Projekt gewährleisten.

Umfassende Dienstleistungen

Unser Aktivitätsmessungsservice für Inhibitoren im struktur­basierten Design liefert eine präzise, quantitative Charakterisierung der Inhibitorwirksamkeit und des Wirkmechanismus. Er ist speziell darauf ausgelegt, struktur­geleitete Design- und Screening-Workflows zu begleiten und zu bestätigen, ob ein Kandidateninhibitor die vorhergesagte Aktivität und Selektivität in vitro zeigt.

Abhängig vom Enzymtyp und den Eigenschaften des Inhibitors bieten wir eine Vielzahl biochemischer und biophysikalischer Assay-Formate an, darunter:

Enzymkinetische Assays (kontinuierliche oder Endpunktmessungen) zur Bestimmung von IC50 und Ki.

Fluoreszenz- oder absorbanzbasierte Assays zur Echtzeitverfolgung der Aktivität.

Oberflächenplasmonresonanz (SPR) und isotherme Titrationskalorimetrie (ITC) zur direkten Bindungsaffinitäts- und thermodynamischen Profilierung.

Mechanistische Studien zur Bestimmung reversibler/irreversibler oder kompetitiver/nicht-kompetitiver Inhibitionsmodi.

Alle Ergebnisse werden gründlich analysiert und in umfassenden technischen Berichten mit kinetischen Kurven, angepassten Modellen und statistischen Zuverlässigkeitsmetriken zusammengefasst – ideal für Forschungs­publikationen oder regulatorische Einreichungen.

Service-Workflow

Schritt Prozess Zielsetzung
1. Experimentelles Design Auswahl des Assay-Typs, Substrats und der Bedingungen basierend auf Enzymklasse und Inhibitormechanismus. Optimale Assay-Sensitivität und Relevanz sicherstellen.
2. Enzym- und Reagenzienvorbereitung Expression, Reinigung und Qualitätskontrolle des Zielenzyms; Vorbereitung von Inhibitoren und Substraten. Standardisierte, reproduzierbare Materialien für Tests bereitstellen.
3. Durchführung des Aktivitätsassays Durchführung enzymatischer Aktivitätsmessungen unter definierten Parametern (Temperatur, pH, Ionenstärke). Inhibitorpotenz und Kinetik quantifizieren.
4. Datenerfassung und -analyse IC50, Ki und kinetische Konstanten mittels nichtlinearer Regression und mechanistischer Anpassung berechnen. Quantitative Aktivitätsprofile ableiten.
5. Mechanistische Bewertung Inhibitionstyp bestimmen (kompetitiv, unkompetitiv, gemischt oder irreversibel). Wirkmechanismus aufklären.
6. Berichterstattung und Empfehlung Integration von Rechen-, Screening- und Aktivitätsdaten in einen Abschlussbericht. Fundierte Leitstrukturauswahl und Optimierung der nächsten Schritte unterstützen.

Kontaktieren Sie unser Team

Unsere End-to-End-Services für struktur­basiertes Inhibitordesign

Der Service zur Aktivitätsmessung von Inhibitoren im struktur­basierten Design stellt die Abschlussphase im struktur­basierten Inhibitordesign-Workflow dar.

Er folgt auf die vorangehenden Schritte:

Zusammen bilden diese Services eine einheitliche, datengesteuerte Entdeckungspipeline – von der Zieldefinition bis zur experimentell bestätigten Inhibitorwirksamkeit. Der resultierende Datensatz bietet eine solide Grundlage für Leitstruktur­optimierung, SAR-(Struktur-Wirkungsbeziehungs-)Entwicklung und präklinische Validierung.

Anfrage

Weshalb mit Creative Enzymes zusammenarbeiten

Umfassendes Assay-Portfolio

Von Enzymkinetik bis zur thermodynamischen Bindungsanalyse bieten wir vielfältige Formate, die auf jede Zielklasse zugeschnitten sind.

Quantitative Präzision

Alle Messungen erfolgen unter streng kontrollierten Bedingungen mit hoher Reproduzierbarkeit und statistischer Validierung.

Mechanistische Einblicke

Über die Potenz hinaus bestimmen wir den molekularen Inhibitionsmechanismus zur gezielten Optimierung.

Integration mit Design- und Screeningdaten

Aktivitätsergebnisse werden im Kontext struktureller und rechnergestützter Modelle interpretiert und gewährleisten einen nahtlosen Workflow.

Expertenteam für Enzymologie

Unsere Wissenschaftler verfügen über umfassende Erfahrung in der Assay-Entwicklung und kinetischen Analyse verschiedenster Enzymsysteme.

Individuelle Berichte und Dateninterpretation

Kunden erhalten detaillierte kinetische Plots, Modellanpassungen und mechanistische Zusammenfassungen zur Entscheidungsfindung und Publikation.

Fallstudien und Anwendungen aus der Praxis

Fall 1: Aktivitätsmessung von AChE- und BChE-Inhibitoren im struktur­basierten Design

Eine Serie von 2-Aryl-6-Carboxamid-Benzoxazol-Derivaten wurde als multifunktionale Inhibitoren der Acetylcholinesterase (AChE) und Butyrylcholinesterase (BChE) entworfen und synthetisiert. Mithilfe von Ellman-Assays, molekularem Docking und Molekulardynamik-Simulationen (Schrödinger Suite) erwies sich Verbindung 36 als der potenteste duale Inhibitor mit IC50-Werten von 12,62 nM (AChE) und 25,45 nM (BChE) und übertraf damit Donepezil. Docking- und Simulationsanalysen bestätigten starke, stabile Wechselwirkungen an beiden katalytischen und peripheren anionischen Bindungsstellen. Diese Ergebnisse belegen den Erfolg struktur­basierter Ansätze beim Design gemischt-typischer Cholinesterase-Inhibitoren und heben Verbindung 36 als vielversprechende Leitstruktur für die Entwicklung neuartiger Anti-Alzheimer-Therapeutika hervor.

Lineweaver–Burk plots showing inhibition of AChE and BChE by novel benzoxazole derivativesAbbildung 1. Die Lineweaver-Burk-Diagramme neuartiger 2-Aryl-6-Carboxamid-Benzoxazol-Derivate (Verbindung 36) gegen AChE und BChE. (Kuzu et al., 2025)

Fall 2: Struktur­basiertes Design potenter Iminozucker-Inhibitoren der endoplasmatischen Retikulum-α-Glucosidase I

Zur Entwicklung breit wirksamer antiviraler Wirkstoffe zielten Forscher auf die endoplasmatische Retikulum-α-Glucosidase I (α-GluI) ab, ein Schlüsselenzym bei der Faltung viraler Glykoproteine. Achtundzwanzig struktur­basierte Inhibitoren, abgeleitet von 1-Deoxynojirimycin (1-DNJ) und Valiolamin, wurden synthetisiert, um alle vier Substellen des α-GluI-aktiven Zentrums zu adressieren. Kristallographische Analysen von α-GluI–Inhibitorkomplexen klärten Struktur-Wirkungs-Beziehungen, während das SILCS-Rechenmodell ein prädiktives Screening ermöglichte. Mehrere Verbindungen zeigten stärkere Inhibition und höhere antivirale Aktivität gegen SARS-CoV-2 als der Referenzinhibitor UV-4. Diese Ergebnisse unterstreichen α-GluI als vielversprechendes, wirtsgerichtetes antivirales Ziel und demonstrieren die Leistungsfähigkeit struktur­basierter Screenings für das Design neuartiger Inhibitoren.

Tabelle 1. Inhibition (IC50) von α-GluI und α-GluII durch selektive Verbindungen. (Adaptiert nach Karade et al., 2023)

IC50 of UV-4 and UV-4-like compounds targeting alpha-glucosidase I and II

FAQs zu unseren Aktivitätsmessungs-Services

  • F: Welche Assay-Formate stehen für die Aktivitätsmessung zur Verfügung?

    A: Wir bieten spektrophotometrische, fluoreszenzbasierte, chemilumineszente, ITC- und SPR-Assays an, jeweils optimiert für spezifische Enzymklassen und Inhibitortypen.
  • F: Können Sie sowohl Potenz als auch Selektivität messen?

    A: Ja. Wir quantifizieren IC50 und Ki für Primärziele und können Selektivitätspanels durchführen, um Off-Target-Interaktionen zu bewerten.
  • F: Welches Maß an Datenanalyse ist enthalten?

    A: Umfassende Datenanpassung, Fehleranalyse und grafische Visualisierung sind Standard. Die mechanistische Interpretation ist in allen Abschlussberichten enthalten.
  • F: Wie stellen Sie die Reproduzierbarkeit sicher?

    A: Alle Assays werden in dreifacher oder höherer Ausführung unter streng kontrollierten Bedingungen mit kalibrierten Instrumenten und validierten Protokollen durchgeführt.
  • F: Können wir eigene Enzym- oder Inhibitormuster bereitstellen?

    A: Absolut. Wir können mit vom Kunden bereitgestellten Materialien arbeiten oder gereinigte Enzymsysteme hausintern herstellen.
  • F: Wie lange dauert die Bearbeitung typischerweise?

    A: Die meisten Projekte werden innerhalb von 3–6 Wochen abgeschlossen, abhängig von der Komplexität des Assays und der Anzahl der getesteten Verbindungen.

Referenzen:

  1. Karade SS, Franco EJ, Rojas AC, et al. Structure-based design of potent Iminosugar inhibitors of endoplasmic reticulum α-glucosidase I with anti-SARS-CoV-2 activity. J Med Chem. 2023;66(4):2744-2760. doi:10.1021/acs.jmedchem.2c01750
  2. Kuzu B, Alagoz MA, Demir Y, Gulcin I, Burmaoglu S, Algul O. Structure-based inhibition of acetylcholinesterase and butyrylcholinesterase with 2-Aryl-6-carboxamide benzoxazole derivatives: synthesis, enzymatic assay, and in silico studies. Mol Divers. 2025;29(1):671-693. doi:10.1007/s11030-024-10828-6

Nur für Forschungs- und Industriezwecke. Nicht für den persönlichen Gebrauch bestimmt. Bestimmte Produkte in Lebensmittelqualität eignen sich für die Formulierungsentwicklung in Lebensmitteln und verwandten Anwendungen.

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