Дизайн інгібіторів протеїнкіназ

• Основний напрям досліджень:

Головна мета роботи групи комп’ютерного моделювання – це розробка інгібіторів протеїнкіназ. Мішенями даного напрямку досліджень є протеїнкінази СK2, ASK1, FGFR1, JNK3, ROCK1, LCK, DAPK1.

На початковому етапі проводиться рецептор-орієнтований віртуальний скринінг бібліотеки, яка нараховує близько 500 тис. низькомолекулярних сполук. На основі аналізу ліганд-рецепторних взаємодій кваліфіковані спеціалісти відбирають ряд сполук для тестування in vitro. Результати такого тестування в комплексі із SAR аналізом дозволяють визначити перспективні класи хімічних сполук. Це слугує передумовою для подальшого синтезу і тестування їх похідних.

• Отримані результати

Нещодавно було отримано кілька нових класів високоактивних АТФ-конкурентних інгібіторів СК2 людини. Раніше вони не згадувалися в літературі як такі, що виявляють інгібіторну активність по відношенню до СК2. Два з цих класів було захищено патентами.

- 3-карбокси-4(1Н)-хінолони:

Цей клас інгібіторів був відібраний у процесі рецептор-орієнтованого віртуального скринінгу бібліотеки сполук компанії OTAVA. Було виявлено, що сполуки з найвищою активністю, 5,6,8-трихлоро-4-оксо-1,4-дигідрохінолін-3-карбоксильна кислота (7) (IC₅₀=0,3 µM) і 4-оксо-1,4-дигідробензо[H]хінолін-3-карбоксильна кислота (9) (IC₅₀=1 µM) є АТФ-конкурентними інгібіторами зі значенням K_i 0,06 і 0,28 µM відповідно. Перевірка активності цих речовин на семи протеїнкіназах продемонструвала значну селективність стосовно СК2. Згідно з результатами теоретичних підрахунків і експериментальними даними була розроблена структурна модель, що описувала основні особливості взаємодії 3-карбокси-4(1Н)-хінолонів із активним сайтом СК2.

3-карбокси-4-(1Н)-хінолони 7 і 9 – інгібітори протеїнкінази СК2 людини

Протеїнкіназа	Інгібітор 7	Інгібітор 9
CK2 JNK3 ROCK-I p56 LCK DYRK1a MSK1 GSK3 CDK5	11 74 85 87 35 71 >50 >50	25 81 78 80 85 89 >50 >50

Спектр специфічності інгібіторів 7 і 9. Залишкова активність визначена за присутності 10 µM інгібітора, виражена як відсоток від контролю за відсутності інгібітора. Кінцева концентрація АТФ в експерименті становила 100 µM.

Модель зв’язування 3-карбокси-4-(1Н)-хінолонів 7(А) і 9(В) передбачена методами гнучкого докінгу і молекулярної динаміки

 

Посилання: Golub AG, Yakovenko OY, Bdzhola VG, Sapelkin VM, Zien P, Yarmoluk SM. Evaluation of 3-carboxy-4(1H)-quinolones as inhibitors of human protein kinase CK2. J Med Chem. 2006 Nov 2; 49(22) : 6443-50.

Pat. UА68984 А, C07D215/00, 2004-08-16. Application of 4-substituted 3-carboxyquinolines as protein kinase CK2 inhibitors. Sapelkin V.M., Lukashov S.S., Golub A.G., Bdzhola V. G., Yakovenko O.Ya., Yarmoluk S.M., Dubinina G.G.

- 4,5,6,7-тетрагалогено-1Н-ізоіндол-1,3(2Н)-діони

4,5,6,7-тетрагалогено-1Н-ізоіндол-1,3(2Н)-діони є новим перспективним класом інгібіторів СК2. Цей клас був ідентифікований в результаті проведення докінгу колекції сполук в АТФ-зв’язувальний сайт СК2 людини. Найбільш активні сролуки, 2-(4,5,6,7-тетрайодо-1,3-диоксо-1,3-дигідро-2Н-ізоіндол-2-іл)пропанова кислота і 2-(4,5,6,7-тетрайодо-1,3-диоксо-1,3-дигідро-2Н-ізоіндол-2-іл)ацетат, мали значення IC₅₀ 0,15 і 0,3 µM відповідно. Було виявлено, що ці інгібітори є АТФ-конкурентними і незначним чином пригнічують активність протеїнкіназ DYRK1a, MSK1, GSK3 і CDK5, що свідчить про високу селективність по відношенню до СК2. Для найбільш активних інгібіторів були запропоновані моделі зв’язування з активним центром ферменту.

 

Структури і значення IC₅₀ ТІD 43, 45, 46, 48, 58, 59.

 

Протеїнкіназа	TID43	TID46	TID48	TID58
CK2 DYRK1a MSK1 GSK3 CDK5	11 80 64 >50 >50	7 83 70 >50 >50	15 60 78 >50 >50	18 70 76 >50 >50

Спектр специфічності ТІD 43, 46, 48 і 58. Залишкова активність, визначена за присутності 10 µM інгібітора, виражена у відсотках від контролю за відсутності інгібітора. Фінальна концентрація АТФ в експерименті cтановила 100 µM.

 

ТІD46-СК2 комплекс одержаний методом молекулярного докінгу. (А) Загальний вигляд. (В) Детальний вигляд. Міжмолекулярні водневі зв’язки показані пунктирними лініями, зазначені їх довжини в ангстремах. Ключові гідрофобні взаємодії позначені стрілками.

 

Посилання: Golub AG, Yakovenko OY, Prykhod'ko AO, Lukashov SS, Bdzhola VG, Yarmoluk SM. Evaluation of 4,5,6,7-tetrahalogeno-1H-isoindole-1,3(2H)-diones as inhibitors of human protein kinase CK2. Biochim Biophys Acta. 2008 Jan; 1784(1) : 143-9.

Pat. UA69165 А, С07D215/00, 2004-08-16. Application of 4,5,6,7-tetrahalogeno-1,3-isoindolinediones as protein kinase CK2 inhibitors. Golub A.G., Yakovenko O.Ya., Yarmoluk S.M., Dubinina G.G., Bdzhola V. G., Prykhod'ko A.O.

© ВІДДІЛ КОМБІНАТОРНОЇ ХІМІЇ