Structure-based design and synthesis of novel membrane-bound pyrophosphatase inhibitors
| Title: | Structure-based design and synthesis of novel membrane-bound pyrophosphatase inhibitors |
| Author(s): | Tamminen, Matti |
| Contributor: | University of Helsinki, Faculty of Pharmacy, Faculty of Pharmacy |
| Discipline: | Pharmaceutical chemistry |
| Degree program: | none |
| Specialisation: | none |
| Language: | English |
| Acceptance year: | 2016 |
| Abstract: |
Kalvoon sitoutuneet pyrofosfataasit (mPPaasit) ovat mahdollinen lääkkeiden vaikutuskohde monissa laiminlyödyissä alkueläintaudeissa, kuten malariassa, leishmaniaasissa, toksoplasmoosissa ja trypanosomiaasissa. Uusia lääkkeitä näitä tauteja vastaan tarvitaan kiireellisesti, sillä nykyään käytössä olevat lääkkeet eivät joko ole tehokkaita, niillä on paljon haittavaikutuksia, tai niitä vastaan on kehittymässä vastustuskykyä. Näiden alkueläinten mPPaasit vastaavat pitkälti geneettisesti toisiaan, kun taas nisäkkäiden DNA ei koodaa mPPaaseja.
Lääkekehitysprojekti mPPaasien inhibiittoreiden löytämiseksi on aloitettu. Se perustuu röntgenkristallografisesti selvitettyihin mPPaasien rakenteisiin. Neljä hittiyhdistettä on tunnistettu. Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää näiden hittien sitoutumista mPPaasin sitoutumiskohtaan ja tämän perusteella suunnitella ja syntetisoida uusia aktiivisempia yhdisteitä. Uusien yhdisteiden inhibitioaktiivisuutta testattiin ja alustavia ehdotuksia rakenne-aktiivisuussuhteista esitettiin.
Hittiyhdiste, jossa oli isoksatsolirengas, valittiin malliyhdisteeksi, jonka ympärille uudet yhdisteet suunniteltiin. Näitä arvioitiin telakoimalla ne sitoutumiskohtaan. Kahdeksan yhdistettä valikoitiin syntetisoimista varten ja neljä ostettiin suoraan valmistajalta. Suzuki-Miyaura-kytkentäreaktiota käytettiin yhdistämään isoksatsolirunko erilaisiin aromaattisiin substituentteihin, jolloin saatiin 3,5-disubstituoituja isoksatsoliyhdisteitä. Reaktiot onnistuivat pääosin, mutta saannot jäivät tasaisen alhaisiksi. Reaktion parantamista yritettiin käyttämällä erilaisia liuottimia ja reaktio-olosuhteita, mutta tulokset jäivät epävarmoiksi.
Kolmentoista yhdisteen aktiivisuutta testattiin, mukaan lukien yhden synteesin välituote. Kaksi näistä osoitti korkeampaa inhibitioaktiivisuutta kuin hittiyhdiste. Niiden arvioidut IC50-arvot olivat 10 ja 40 μM. Näistä kokeista saadun tiedon perusteella voidaan edelleen kehittää aktiivisuudeltaan parempia inhibiittoreita.
Membrane-bound pyrophosphatases (mPPases) are a potential target for drugs against many neglected protozoan diseases, such as malaria, leishmaniasis, toxoplasmosis and trypanosomiasis. New drugs against these diseases are urgently needed, as the clinically used ones are either not effective, suffer from side effects, or resistance against them is developing. The mPPases of these protozoans are genetically conserved, while mammalian DNA does not encode them.
A drug development project to find mPPase inhibitors was started, based on mPPase structures solved through X-Ray crystallography. Four hit compounds were identified. The aim of this study was to investigate the binding of these hit compounds at the mPPase binding site, and based on these results, to develop and synthesize novel compounds with higher affinity.
A hit compound with an isoxazole ring was chosen as the model compound to be developed further. These novel compounds were evaluated by docking them into the binding site. Eight compounds were chosen to be synthesized and four to be purchased. The Suzuki-Miyaura cross-coupling reaction was used to couple the isoxazole core to different aromatic substituents, producing 3,5-disubstituted isoxazoles. The reactions mostly succeeded, but the yields were uniformly low. Developing the reaction using different solvents and reaction conditions did not produce clear results.
Thirteen compounds were tested for activity, including an intermediate product of the synthesis. Two of the compounds showed increased inhibition activity compared to the hit compound, with approximated IC50 values of 10 and 40 μM, respectively. The knowledge gained from these studies can be used to further develop more efficient inhibitors.
|
| Keyword(s): | 3,5-disubstituted isoxazole docking membrane-bound pyrophosphatase protozoan diseases Suzuki-Miyaura cross-coupling alkueläintaudit 3,5-disubstituoitu isoksatsoli kalvoon sitoutunut pyrofosfataasi Suzuki-Miyaura-kytkentäreaktio telakointi |
Files in this item
| Files | Size | Format | View |
|---|---|---|---|
| Pro_gradu_Tamminen_Matti.pdf | 3.092Mb |
This item appears in the following Collection(s)
-
Faculty of Pharmacy [524]