Keserű György Miklós (szerk.)

Gyógyszerkémia


4.5.5.7. Fénnyel aktiválható kovalens fragmens- és kismolekula-vegyületkönyvtárak

Az elektrofil reaktivitással rendelkező fragmensek proteómaszintű vizsgálatának az a legfőbb korlátja, hogy csak olyan fehérjecélpontok azonosítására alkalmasak, amelyek megfelelő reaktív (nukleofil) csoportokkal rendelkeznek, ami jelentősen leszűkíti a célpontok körét. A fragmensalapú fehérjeazonosítás kiterjesztése érdekében több kutatócsoport is fénnyel aktiválható csoportokat kapcsolt kismolekulákhoz és a fragmensekhez, ilyenek például az aromásazidok, a benzofenon, de mára a legelterjedtebben a kis térkitöltésű diazirint alkalmazzák, amelynek a legjobb a keresztkötő hatékonysága (Dormán és mtsa, 2000; 4.5.43. ábra).
 
4.5.43. ábra. Fénnyel aktiválható kovalens vegyületkönyvtárak működési elve és alkalmazása
Forrás: saját szerkesztés
 
Ebben az esetben a fragmens, amíg megfelelő hullámhosszú (365 nm) fénysugárzással nem aktiválják, csupán reverzibilisen kötődik. A besugárzást követően a diazirinből nitrogénvesztéssel reaktív karbénintermedier keletkezik, amely megkülönböztetés nélkül bármely aminosavval vagy éppen a peptidvázzal is reagálhat. A fragmensek a fotoreaktív csoport mellett tartalmaznak egy inert alkin-„fogantyút” is, ami lehetőséget nyújt ún. riporter- (címke) csoportok bevitelére (a detektálás elősegítésére) vagy akár affinitásalapú elválasztást biztositó biotin csatlakoztatására azid/alkin klikk-reakcióval.
A fotoreaktiv diazirin és a klikkelhető fogantyú együttes alkalmazását Cravatt és munkatásai alkalmazták először egy ún. multifunkcionális, fotoreaktív vegyületkönyvtár tervezésében és szintézisében (Kambe és mtsai, 2014; 4.5.44. ábra). A kutatócsoport egy 60 tagú, többszörösen funkcionalizált, diverz szerkezetű vegyületkönyvtárat állitott elő Ugi-azid többkomponensű reakcióban (Flores-Reyes és mtsai, 2021) bevezetve a diazirin- és alkin-funkcionalitásokat is. A vegyületkönyvtár alapvető célja az volt, hogy sejtalapú esszében egy lépésben azonosítson biológiailag aktív vegyületeket és egyben fehérjecélpontjukat is.
 
4.5.44. ábra. Cravatt multifunkcionális fotoreaktív könyvtára
Forrás: saját szerkesztés
 
Nehéz izotópokkal jelölt („nehéz”), illetve könnyű izotópokkal jelölt („könnyű”) PC3 prosztatarákos sejteket kezeltek a vizsgált vegyületekkel (30 perc), majd 10 percen át besugározták 365 nm-en 4 °C-on. Biotin–avidin dúsítást követően az elválasztott fehérjéket emésztették, és az izotóparány alapján azonosították az adott vegyület fehérjecélpontját. Így jutottak a PEBP1 foszfatidil-etanolamin-kötő fehérje 1-hez, ami az angiogenezist szabályozza a tumormetasztázis folyamatában. A célponttal kölcsönhatásba lépő 24 molekula nem klikkelhető analógját (60) használták kompetitorként, ami igazolta a specifikus kötődést (4.5.45. ábra).
 
4.5.45. ábra. Fénnyel aktiválható kovalens fragmens foszfatidil-etanolamin-kötő fehérje 1 azonosítására
Forrás: saját szerkesztés
 
Ugyanez a kutatócsoport előállított egy hasonló elven működő fotreaktív fragmenskönyvtárat, és fragmens–fehérje kölcsönhatások globális elemzésére használta humán sejtekben. Ennek érdekében egy 15 multifunkcionális fragmens-vegyületkönyvtárat állítottak elő (Parker és mtsai, 2017), melynek egyik tagja elősegíti az adipogenezist a PGRMC2 (progeszteronreceoptor-membránkomponens 2) működésének serkentésével (4.5.46. ábra).
 
4.5.46. ábra. Fénnyel aktiválható fragmenskönyvár fragmens–fehérje kölcsönhatások globális elemzésére
Forrás: saját szerkesztés
 
Liao és munkatársai ugyanezt a diazirin és alkin multifunkcionális egységet kapcsolták egy 20 tagú fragmens-vegyületkönyvtárhoz, amely diverz természetesanyag-szerű, ún. kiváltságos szerkezeti motívumot tartalmazott (Liao és mtsai, 2023).
 
4.5.47. ábra. S-transzferáz zéta 1 (GSTZ1) fehérjével kölcsönható, fénnyel aktiválható fragmens és analógja
Forrás: saját szerkesztés
 
A fragmenskönyvtárat H1792 tüdő-adenokarcinómasejten tesztelték, amelyek KRASG12C- mutációt tartalmaztak, és viszonylag ellenállóak voltak a KRASG12C-gátlókkal szemben. A biotin-sztreptavidin dúsítást követő fehérjeemésztés után folyadékkromatográfiás a tandem MS (LC–MS/MS) analitika 4000 potenciális fehérjét eredményezett. Az adatelemzés és a jelintenzitás mértéke alapján a glutation-S-transzferáz zéta 1 (GSTZ1) felfedezését emelték ki, amely a tüdőkarcinómában túlexpresszálódik. A fotoreaktív egységet tartalmazó fragmens specifikus kötődését kompetitor vegyülettel erősítették meg (4.5.47. ábra). A GSTZ1 modulálja a Tyr foszforilációját az onkogén driver géntermékekben, és modulálja a tirozinnal kapcsolatos jelátvitelt. Várhatóan az új GSTZ1-gátlók kifejlesztése javíthatja az onkogénre célzott gyógyszerek hatékonyságát.
Ábrányi-Balogh és munkatársai más megközelítést választottak (Ábrányi-Balogh és mtsai, 2024). Egy 100 tagú diazirincímkével ellátott fragmens-vegyületkönyvtárat terveztek és szintetizáltak. Elsőként egy farmakofór-optimalizált fotoaffinitás- (PhP) könyvtárat terveztek, melyek fragmenseit kísérletileg validált 2 és 3 pontos egyedi farmakofórmintázatok elemzése, lefedettsége és diverzitása alapján választották ki. Az így kiválasztott 100 fragmenst fotoreaktív diazirincsoporttal látták el. A fragmenseket a kovalensen kötött fehérje–fragmens komplexek tömegspektrumainak elemzése alapján rangsorolták kötődési intenzitás és szelektivitás alapján. A PhP-könyvtár STAT5B N-terminális doménnel szembeni szűrése két ígéretes fragmenst azonosított (PhP065; PhP097, 4.5.48. ábra), amelyek mikroszkópos termoforézissel meghatározott affinitási értékei: Kd = 2,58 és 18,06 μM. A fragmensek lehetséges kötőhelyeit 3D-dokkolással azonosították. A fragmensek emellett gátolják leukémiás sejtvonalak (MV4-11, MOLM-13) életképességét is. Érdekes technológiai innováció, hogy a diazirin fotokovalens jelölési hatékonyságát egy fehérjekötőhely-közeli lizin terminális aminocsoportjához kapcsolt irídiumalapú fotokatalizátorral sikerült jelentősen javítani.
 
4.5.48. ábra. STAT5B N-terminális doménnel kölcsönható farmakofóroptimalizált fotoaffinitás- (PhP) fragmensek
Forrás: saját szerkesztés
 

Gyógyszerkémia

Tartalomjegyzék


Kiadó: Akadémiai Kiadó

Online megjelenés éve: 2026

ISBN: 978 963 664 145 0

A kötet az Akadémiai Kiadónál 2011-ben Gyógyszerkutatás kémiája címen megjelent kézikönyv hagyományaira alapozva a kismolekulás gyógyszerkutatás eszköztárára és módszertanára fókuszál. Újdonságot jelent a magyar nyelvű szakirodalomban, hogy a modern gyógyszerkémiai felfogásnak megfelelően nem pusztán a meglévő gyógyszerkincs kémiáját mutatja be, hanem betekintést enged a kismolekulás gyógyszerek felfedezésének stratégiájába is.

Hivatkozás: https://mersz.hu/keseru-gyogyszerkemia//

BibTeXEndNoteMendeleyZotero

Kivonat
fullscreenclose
printsave