Sjónarhorn á þróun C-Jun N-enda kínasahemla sem lækningalyf við Alzheimerssjúkdóm: Rannsaka uppbyggingu með bryggjurannsóknum

Ágrip:

c-Jun N-terminal kínasi (JNK) gegnir mikilvægu hlutverki í frumudauða af völdum ýmissa áreita. Vegna þess að ísóformið JNK3 er aðallega tjáð í heilanum er talið að það gegni lykilhlutverki í ýmsum taugahrörnunarsjúkdómum, þar á meðal Alzheimerssjúkdómi (AD) og Parkinsonsveiki (PD), sem enn skortir trúverðuga meðferð. Til að þróa nýjan og sértækan JNK3 hemla, gerðum við áratuga endurskoðun (2011 til 2021) á birtum greinum um JNK hemla, sérstaklega þær sem lögðu áherslu á burðarfræðilegt sjónarhorn og bryggjuinnsýn. Við skoðuðum uppbyggingu þriggja ísóforma JNK, þ.e. holópróteina og samkristallabygginga, með JNK3 hemlum og tókum saman mikilvæga byggingarþætti sértækra JNK3 hemla sem AD meðferðar.

Parkinsonsveiki er algengur hrörnunarsjúkdómur í taugakerfi og helstu einkenni hans eru skjálfti, stífni, hægar hreyfingar, jafnvægissjúkdómur o.fl. Vandamál með minnisvirkni sem tengjast einkennum Parkinsonsveiki fá hins vegar vaxandi athygli.

Rannsóknir hafa sýnt að minni sjúklinga með Parkinsonsveiki hefur verulega áhrif þegar þeir sinna vitrænum verkefnum og sumir þeirra sýna einnig skerðingu á vitrænni starfsemi eins og athyglisleysi og skert vitræna næmi. Þetta þýðir þó ekki að fólk með Parkinsonsveiki geti ekki haft gott minni.

Fólk með Parkinsonsveiki getur bætt minnisfærni sína með stöðugri æfingu og þjálfun, sérstaklega með því að framkvæma minnisþjálfun og æfingar. Þessar æfingar geta hjálpað fólki með Parkinsonsveiki að bæta vitræna getu sína, þróa jákvætt sjálfstraust, bæta lífsgæði þess og bæta sjálfsálitið.

Meðal þeirra geta nokkrar einfaldar minnisæfingar, þar á meðal mikið af lestri, ritun, stærðfræðilegum útreikningum, teikningum og öðrum athöfnum, á áhrifaríkan hátt bætt vitræna getu sjúklinga með Parkinsonsveiki og gert þá að horfast í augu við lífið á jákvæðari og öruggari hátt. Að auki er nokkur minnisþjálfun, þ.mt staðsetningarminni, töluminni, bókstafaminni, atburðarminni osfrv., einnig mjög áhrifarík. Þessi þjálfun gerir fólki með Parkinsonsveiki kleift að takast betur á við og takast á við ýmis vandamál og laga sig betur að nýjum lífsaðstæðum.

Þegar allt kemur til alls, þó að Parkinsonsveiki geti haft áhrif á athygli og minnisgetu sjúklinga, getur viðeigandi hugræn þjálfun og hreyfing hjálpað sjúklingum að bæta vitræna virkni sína og hjálpað þeim að laga sig betur að nýju lífsástandi. Þess vegna þurfa sjúklingar með Parkinsonsveiki ekki að vera hræddir við minnisvandamál, svo framarlega sem þeir takast á við lífið með jákvæðu og jákvæðu viðhorfi munu þeir vafalaust eiga hamingjusamt og virkt líf. Það má sjá að við þurfum að bæta minni okkar. Cistanche getur bætt minnið verulega vegna þess að kjötmauk er hefðbundið kínverskt lækningaefni með mörg einstök áhrif, ein þeirra er að bæta minni. Virkni hakkaðs kjöts kemur frá ýmsum virkum innihaldsefnum, þar á meðal karboxýlsýru, fjölsykrum, flavonoidum o.fl. Þessi innihaldsefni geta stuðlað að heilsu heilans í gegnum ýmsar rásir.

Smelltu vita leiðir til að bæta heilastarfsemi

Leitarorð:

Alzheimer-sjúkdómur; c-Jun N-enda kínasi; lítill sameinda prótein kínasa hemill; JNK3; valhæfni.

1. Inngangur

Próteinkínasar fundust fyrir meira en 65 árum síðan, en þeir hafa verið lækningaleg skotmörk í minna en 30 ár [1,2]. Þátttaka próteinkínasa í mörgum sjúkdómum hefur verið staðfest á grundvelli fjölda rannsókna og hafa slíkir kínasar lengi verið efnilegur sameindamarkhópur. Það eru 518 þekktir próteinkínasar kóðaðir í erfðamengi mannsins og próteinkínasar fosfóra um það bil þriðjung allra próteina [3,4]. Margir vísindamenn í lyfjafyrirtækjum og fræðimönnum hafa unnið hörðum höndum á þessu sviði og fyrir vikið hafa 67 smásameinda kínasahemlar verið samþykkt af bandaríska FDA frá og með 2021 [5].

Gleevec, rótgróin meðferð við langvinnu mergfrumuhvítblæði, var hleypt af stokkunum árið 2001 eftir að hafa verið þróuð af Novartis, sem hóf próteinkínasahemlatímabilið. Þessi meðferð er enn að auka notkunarsvið sitt. Í kjölfarið voru níu smásameinda próteinkínasahemlar samþykktir af bandaríska matvæla- og lyfjaeftirlitinu árið 2011 og beittu þeir eingöngu á fjölgunarsjúkdóma eins og krabbamein. Á sama hátt eru flestir próteinkínasahemlar sem hafa verið samþykktir hingað til notaðir í krabbameinslækningum. Hins vegar taka próteinkínasar einnig þátt í mörgum öðrum sjúkdómum, þar á meðal bólgusjúkdómum, ónæmissjúkdómum og hjarta- og æðasjúkdómum, sem og miðtaugakerfi (CNS) sjúkdómum eins og Alzheimerssjúkdómi (AD) og Parkinsonsveiki (PD) [6]. Árið 2011 var ruxolitinib, sem er JAK1 og JAK2 hemill, samþykkt sem lækningalyf við mergvefsbólgu. Samhliða þessu samþykki urðu rannsóknir á sviði kínasahemla sem ekki eru krabbameinsfræðilegar sífellt virkari [7]. Það eru allt að 10 lyf sem miða á sjúkdóma utan krabbameinslækninga meðal 67 FDA-samþykktu próteinkínasahemla, en það er ekkert próteinkínasahemjandi lyf við miðtaugakerfissjúkdómum ennþá.

AD uppgötvaðist árið 1906 og eftir slátrun komu í ljós tvö skýr lífmerki, þ.e. tau tangle og amyloid beta (A) veggskjöldur, en frá og með 2021 hefur skýrt meðferðarmarkmið ekki enn verið greint. Með hraðri öldrun jarðarbúa hafa taugahrörnunarsjúkdómar eins og AD orðið stórt félagslegt vandamál og hafa veruleg áhrif ekki aðeins á sjúklinga heldur einnig á aðra einstaklinga í kringum sjúklingana [8,9]. Vegna þess að próteinkínasahemlar með litlum sameindum eru notaðir við fjölmörgum sjúkdómum hafa sameindamarkmið vakið verulega athygli á sviði miðtaugakerfissjúkdóma. Af mörgum mögulegum próteinkínasa í miðtaugakerfi völdum við c-Jun N-enda kínasa (JNK), meðlimur í mítógenvirkjaðri próteinkínasafjölskyldunni. JNKs fosfóra marga frumudauða-tengda umritunarþætti, þar á meðal c-Jun, ATF, APP og tau, og framkalla frumudauða [10].

JNK bregðast við ýmsum áreiti eins og frumudrepum, taugaeiturefnum, oxunarálagi og fitusýrum. Þegar áreiti berst fyrst til frumuhimnunnar eru merki flutt yfir í mítógenvirkjaðan próteinkínasa (MAPKKK), MAPKK4 og MAPKK7 með fosfórýleringu. Næst, virkja MAPKK4 og MAPKK7 fosfóra JNK á tveimur mismunandi stöðum, og fosfórýleraði JNK fosfórar síðan N-enda c-Jun til að framkalla apoptótísk merki [11]. Að auki fosfórar JNK beint apoptótísk prótein eins og BIM og BMF og virkjar þau til að virkja kaspasa [12]. Á heildina litið eru JNKs mjög þátttakendur í lífeðlisfræðilegum ferlum apoptosis. Það eru þrjú mismunandi JNK gen í mönnum, þ.e. jnk1, jnk2 og jnk3 sem kóða 10 mismunandi splæsingar af JNK afbrigðum (4 JNK1/2 arfhreinir og 2 JNK3 einsleitir), þar af eru JNK1 og JNK2 mest tjáð (Mynd 1).

Ólíkt JNK1 og JNK2 er JNK3 að mestu leyti tjáð í heilanum og aðeins lítill hluti er tjáður í hjarta og eistum. JNK3 hefur verið talið hugsanlegt meðferðarmarkmið fyrir taugahrörnunarsjúkdóma sem tengjast taugafrumudauða. Þegar c-Jun er fosfórýlerað af JNK3, auðveldar það einnig tau tangle þroska. Að auki er vitað að JNK3 fosfórerar tau prótein beint, sem leiðir til myndunar tau flækja.

Annar lífmerkur AD meinafræði, nefnilega amyloid beta, er einnig tengdur JNK3. JNK3 fosfórýlerar amyloid forveraprótein (APP) við T688, sem veldur APP endocytosis, sem vitað er að er mikilvægasta skrefið í öllu amyloid-beta myndunarferlinu [13].

Verkunarhátturinn sem liggur að baki apoptosis af völdum skellu er enn óljós. A veggskjöldur framkalla fosfórun AMP-virkjaðs próteinkínasa (AMPK) og virkjað AMPK fosfórýlerar TSC2 og Raptor við S1387 og S792. Þetta ferli hindrar mTOR-ferilinn og dæmigerða frumubjörgunarkerfið og framkallar þýðingarblokk sem kemur í veg fyrir próteintjáningu [14]. Þetta fyrirbæri veldur víðtækri oxandi endoplasmic reticulum streitu, sem fylgir óbrotnu próteinviðbrögðum sem framkallar aukaviðbrögð eins og bólgusvörun, sem endurvirkjar JNK3. Önnur rök fyrir því að spá fyrir um að taugafrumudauði muni minnka í heila AD sjúklinga þegar JNK3 er hindrað er að taugafrumudauði og vitsmunaleg hnignun minnkaði einnig í JNK3 útsláttar FAD músarlíkani [15] (sjá mynd 2).

2. Núverandi þróunarstaða JNK hemla

2.1. Pan-JNK hemlar

SP600125 (Mynd 3) er fyrsti þekkti pan-JNK hemillinn með IC50 gildi upp á 90, 40 og 40 nM fyrir JNK3, JNK2 og JNK1, í sömu röð. Þetta efnasamband var fyrsti JNK hemillinn sem rannsakaður var og skilningur á innanfrumuboðaleið JNK hefur verið aukinn. Upphaflega var það þróað með því að nota krabbameinsfrumur sem vísbendingar um apoptotic frumudauða, en síðar sýndi þetta efnasamband taugaverndandi áhrif í MPTP-völdum PD dýralíkönum. Það minnkaði einnig taugatrefjaflækju og A veggskjöldur í AD dýralíkönum [16-18]. Styrkur og sértækni SP600125 leiddi ekki til lyfjaþróunar, en það er efnasamband sem hefur fengið marga vísindamenn til að telja JNK aðlaðandi lyfjamarkmið.

AS602801 (Mynd 3) er virkur pan-JNK hemill til inntöku. IC50 gildi 230, 90 og 80 nM eru sýnd fyrir JNK3, JNK2 og JNK1, í sömu röð. Það sýndi marktæk áhrif á legslímubólgu þegar það var notað í samsettri meðferð með hormónum eða sem einlyfjameðferð í bavíana- og nagdýralíkönum. Þó að AS602801 sé ekki sértækur hemill, var reynt að miða á ónæmistengda sjúkdóma með AS602801 meðferð, ólíkt SP600125. Þetta efnasamband fór í klínískar fasa II rannsóknir árið 2012 með legslímuvillu sem vísbendingu [19,20].

Tanzisertib (mynd 3) er þriðji til inntöku virki pan-JNK hemillinn, með IC50 gildi upp á 6, 7 og 61 nM fyrir JNK3, JNK2 og JNK1, í sömu röð. Sýnt hefur verið fram á að tanzisertib hafi áhrif á dýratilraunir með því að nota bleomycin-framkallaða lungnatrefjunarlíkan sem marksjúkdóm fyrir sjálfvakta lungnatrefjun. Tilraunir hafa einnig sýnt fram á að það dregur úr framleiðslu á TNF- í bráðri rottu LPS-örvuðu TNF-framleiðslu PK-PD líkani. Það fór í II. stigs klínískar rannsóknir með sjálfvakta lungnatrefjun sem vísbendingu, en rannsóknunum hefur verið hætt af óþekktum ástæðum [21].

2.2. Sértækir JNK hemlar

Efnasamband 1 (Mynd 4) er sértækur JNK3 hemill með virknimagn á<1 nM for JNK3, 210 nM for JNK2, and 518 nM for JNK1. Unlike the pan-JNK inhibitors, it is characterized by isoform selectivity toward JNK3, which is mainly expressed in the brain. Therefore, it was developed to target Parkinson's disease [22]. Compound 2 (Figure 4) was synthesized from compound 1. It has a thiophenyl pyrazolone scaffold and selectivity for other kinases, as well as JNK1 and JNK2 isoforms. Its activity on JNK3 has an IC50 of 35 nM, and it exhibits a much better DMPK profile in vivo compared to previously reported JNK3 inhibitors (1 in Figure 4). It has also been demonstrated that this compound could be an orally available and blood-brain barrier (BBB)-penetrable [23].

Efnasamband 3 (Mynd 4) var uppgötvað með sýndarskimun sem byggir á fjölþrepa uppbyggingu. Það sýnir 40 nM IC50 fyrir JNK3 og 2500-falda ísóforma sértækni yfir JNK1 og JNK2, sem og gott sértæknisnið fyrir 398 kínasa. Það sýnir einnig meiri taugaverndandi virkni gegn A-framkölluðum frumueitrun í SH-SY5Y frumum samanborið við LiCl, sem er hugsanlegt lækningaefni fyrir AD in vitro. Dýrarannsóknir með músum leiddu í ljós aukna náms- og minnishæfileika og rannsóknir á undirliggjandi aðferðum leiddu í ljós að þetta efnasamband getur dregið verulega úr útbreiðslu fibrillar A plaques með hömlun á JNK í kjölfar minnkaðrar fosfórunar á APP og tau próteinum í heilaberki og hippocampus. [24].

Efnasamband 4 (Mynd 4) er JNK2- og JNK3-sértækur hemill með IC50 gildi upp á 16 nM fyrir JNK3, 97 nM fyrir JNK2 og 420 nM fyrir JNK1. JNK2 ísóforma sérhæfni náðist ekki, en efnasambandið sýndi mikla sértækni yfir aðrar MAPK fjölskyldur og JNK1 ísóform. Sem JNK3 hemill fyrir meðferð taugahrörnunarsjúkdóma, sýndi þetta efnasamband hagstæða BBB gegndræpi [25].

3. Byggingarsjónarhornsgreining á virkum vef JNK

3.1. Yfirlagning JNK1, JNK2 og JNK3 kristalsbygginga

Til að bera saman uppbyggingu JNK1 og JNK3 var efnasamband 3 sett í JNK3 (Protein Data Bank (PDB) ID: 4WHZ). Indólín-2-eini þátturinn er staðsettur á lömsvæðinu og hefur samskipti við vetni NH og karbónýl súrefni í burðarás Met149. Köfnunarefni tíasóls-4-eins myndar vetnistengi við Lys93 í gegnum vatnsbrúna og 2-klór-fenýl hópurinn er grafinn í vatnsfælna vasanum sem samanstendur af Ile124, Leu126, Leu144, Val145, Met146, og Leu206, sem er staðsett á bakhlið virka svæðisins handan hliðvarðarleifarinnar Met146. Met146 hefur samskipti við arómatískan hring (í efnasambandi 3, 2-klór-fenýl hópnum) í JNK3.

Þegar kveikt stelling efnasambands 3 með JNK3 var sett ofan á kristalbyggingar JNK1 (PDB ID: 3PZE, 2XRW, 4QTD, 3ELJ, 4AWI og 4L7F) (Mynd 5), virtist sem hver einasta Met108 leifar í JNK1 mannvirkjum sem kom fram. gæti stangast á við 2-klór-fenýl hópinn sem er í sértæknivasanum, öfugt við metíónín146 í JNK3 [26]. Þessi metíónín átök gætu útskýrt sértækni efnasambands 3 fyrir JNK3 yfir JNK1.

Til að ákvarða hvernig hliðvörður leifar metíónín108 virkar á virka stað JNK2, var fest stelling efnasambands 3 sett ofan á þrjár birtar kristalbyggingar af JNK2 (PDB ID: 3E7O, 7CML og 3NPC) (Mynd 6). Þrátt fyrir að Met108 í 3E7O stangist á við 2-klór-fenýl hópinn sem situr í sértæknivasanum, hefur Met108 úr 7CML og 3NPC samskipti við 2-klór-fenýl hópinn í gegnum brennisteins-pi víxlverkanir, svipað og Met146 í virka staður JNK3 [32]. Annaðhvort eru mannvirkin tvö sem mynda brennisteins-pí víxlverkanir holóensím án samkristallaðra bindla, eða samkristalluðu bindlarnir hafa nú þegar arómatíska hringa sem taka sértæknivasann. Í kristalbyggingu efnasambands 4, sem hefur ísóform sértækni eingöngu fyrir JNK1, hefur naftalenhlutinn brennisteins-pi víxlverkun við Met146 leifin af JNK3 og IC50 af JNK2 er 97 nM, sem er hæfilegt virknistig. Þegar um alisertib er að ræða, miðað við kristalbyggingu alisertibs á JNK3 (ekki sýnt), tekur þríflúorfenýlhópurinn sértæknivasann og hefur samskipti við Met146, en virkni JNK2 er næstum sú sama og JNK3. Með því að sameina þessar athuganir komumst við að þeirri niðurstöðu að efnasamband 4 hvetur hliðvörðsleifina Met108 af JNK2 til að hreyfast nægilega til að mynda vatnsfælinn vasa svipað og JNK3.

Hegðun hliðvarðarleifarinnar Methionine146 á virka staðnum á JNK3 kom fram með því að nota sömu aðferð og lýst er hér að ofan (Mynd 7). Met146 hóparnir í kristalsbyggingunum fjórum JNK3 (PDB auðkenni: 4WHZ, 4W4W, 3OY1, 7KSI) sýna brennisteins-pi víxlverkun við 2-klór-fenýl hópana, að undanskildum tveimur kristalbyggingum (PDB ID: 6EMH, 6EQ9) ) þar sem samkristallaðir bindlar taka ekki upp vatnsfælna vasann [26-32]. Hreyfing metíónínleifa af völdum efnasambanda í JNK2 byggingunni og myndun vatnsfælna vasa eru algengari í JNK3 mannvirkjum. Þessi tilhneiging gæti skýrt ísóforma sértækni JNKs. Engar Met108 leifar í kristalbyggingum JNK1 hreyfast nægilega mikið til að mynda vatnsfælin vasa, en í kristalbyggingum JNK2 og JNK3 hreyfast metíónínleifarnar nægilega mikið til að mynda vatnsfælin vasa með hemlunum. Þess vegna er hægt að ná fram sértækni fyrir JNK1 með vatnsfælinum vasa, en sértækni JNK2 krefst frekari skýringa.

3.2. Mismunandi leifar á milli JNK1 og JNK3

Til að rannsaka leifarnar sem samanstanda af virka staðnum JNK3, horfðum við á leifaröð 45 til 400 af JNK3 og komumst að því að Leu144 leifarnar eru til á virka staðnum sem frumefni í sértæknivasanum. Leu144 myndar vatnsfælin milliverkanir við naftalenhring efnasambands 4 í kristalbyggingu JNK3 (PDB ID: 3OY1) (Mynd 8a). Hins vegar, þegar kristalbygging JNK1 (PDB ID: 3PZE) er lögð ofan á samkristallaða bindil 3OY1 (Mynd 8b), er Ile106 til í stað Leu144 leifarinnar á sama stað og stangast á við naftalenhring efnasambands 4 [37]. Fjarlægðin milli Leu144 í kristalbyggingu JNK3 og naftalenhringsins er haldið í 3,53 Å, en Ile106 frá kristalbyggingu JNK1 veldur slæmri snertingu við naftalenhringinn vegna þess að hann er of nálægt í 2,26 Å fjarlægð. Vegna þess að JNK2 er einnig með Leu144 á sama stað og JNK3, getum við ályktað að það að hernema sértæknivasann sé ekki algjört skilyrði til að ná fram sértækni fyrir JNK1 og JNK2.

4. Virkir hópar í hverju efnasambandi sem stuðla að ísóformvali

Til að ákvarða uppbyggingu vísbendingar fyrir sértæka hemilefnasambandið 1 í bindingarham, greindum við efnasambandið 1-JNK3 samkristalla flókið í smáatriðum (Mynd 9). Par af vetnistengi myndast á Met149 lamir svæðinu, NH hópur bensamíðs virkar sem vetnistengigjafi og 2-köfnunarefnið í pýrasólhringnum virkar sem vetnistengiviðtakandi. Annað vetnistengi myndast á milli þvagefnishópsins og Lys93 í gegnum vatnsbrú, og 2-klór-fenýl hópurinn er staðsettur djúpt í vatnsfælna vasanum og myndar brennisteins-pi víxlverkun við Met146 hliðvarðarleifarnar. Innleiðing á ortho-setu klóríði virðist vera mikilvæg hvað varðar sértækni vegna þess að það breytir horninu á hringjunum tveimur með tilliti til lögunar og veldur því að fenýlhópurinn passar í sértæknivasann [22]. Prótónaða pýrrólidínið á útsetningarsvæði leysis myndar vetnistengi við Asn89 í efri hluta virka staðarins. Efnasamband 1 sýnir 210-falda sértækni fyrir JNK3 umfram JNK2, sem er mun hærri en hjá hinum sértæku JNK3 hemlunum sem skoðaðir voru. Vetnistengið milli pýrrólidíns og Asn89 er eðlilegasta skýringin á þessu fyrirbæri.

Svipuð athugun var gerð fyrir efnasambandið 2-JNK3 samkristallabyggingu (Mynd 10). Efnasamband 2 hefur einnig tvö vetnistengi við Met149 á lömsvæðinu, mynduð af NH hópnum úr amíðinu og 2-köfnunarefninu í pýrasólhringnum. Viðbótarvetnistengi fannst í þvagefnishlutanum við Lys93 í gegnum vatnsbrúna. Þvagefnistengdi 2-klórfenýlhópurinn sýndi brennisteins-pi víxlverkun við Met146 hliðvarðarleifarnar í sértæknivasanum og orþóklóríðskiptingin gerði þessa víxlverkun hagstæðari. Allar þessar milliverkanir voru mjög svipaðar sambandi efnasambands 1 við JNK3. Eini munurinn miðað við bindiaðferð efnasambands 1 var tap á vetnistengum í leysiefnaútsetningu, sem virðist vera ástæðan fyrir breytingunni á JNK3 virkni (frá<1 nM to 35 nM) and the decrease in selectivity compared to JNK2 (from 210- to 39-fold) [23]. However, compound 2 showed a superior pharmacokinetic profile in vivo compared to compound 1. Regardless, we believe that it is advantageous to maintain the hydrogen bond donor property in the solvent exposure component for the future design of selective JNK3 inhibitors.

Bindingarmáti efnasambands 3 var skoðaður til að kanna rökin fyrir því að efnasamband 3 sýndi 2500-falda sértækni yfir JNK2 (Mynd 11). Samkristalbygging var ekki fáanleg fyrir efnasamband 3 og við fylgjumst með bindingarhamnum með bryggjuhermi. Eins og sýnt er á mynd 5 er indólín-2-eini þátturinn staðsettur á lömsvæðinu, þar sem eru tvö vetnistengi við Met149, eitt vetnistengi við Lys93 í gegnum vatnsbrúna og vatnsfælin víxlverkun {{11 }}klór-fenýl hópur [24]. Til viðbótar við þessar víxlverkanir komumst við að því að 5-flúor af indólíni-2-einn hefur náið samskipti við Asn152 og Gln155 leifar (fjarlægðir 4,69 Å og 3,41 Å, í sömu röð) í gegnum F-tengi. Þessar milliverkanir eru skýrar út frá muninum á virkni með og án flúorskipta. Að auki sýnir hliðarkeðja Asn152 tvípóla víxlverkun við karbónýlhóp tíasóls-4-eins. Bæði F-tengi og tvípól víxlverkanir gætu útskýrt mikla sértækni efnasambands 3 fyrir JNK2.

Öfugt við sértækni efnasambands 3, skoðuðum við lága sértækni efnasambands 4 til að bera kennsl á bindingarmáta þess (Mynd 12). Það hefur tvö vetnistengi á lamir svæðinu og karbónýlhópurinn af tríazóli-3-einn myndar beint vetnistengi við Lys93, ólíkt fyrri efnasamböndunum. Naftalenhringurinn fer inn í sértæknivasann til að mynda vatnsfælin og brennisteins-pi víxlverkanir við leifarnar sem lýst er hér að ofan [25]. Þrátt fyrir að sýklóhexanhópnum hafi verið skipt út fyrir leysiefnaþáttinn, komu engar frekari milliverkanir fram. Að lokum sýna efnasambönd með sértækni fyrir JNK2 almennt frekari víxlverkanir í formi annaðhvort vetnistengi, Fbindings eða tvípóla víxlverkana í útsetningu fyrir leysi.

5. Ályktanir

Taugahrörnunarsjúkdómar eins og AD eru að verða sífellt mikilvægari félagsleg vandamál sem byggjast á ört öldrunar jarðarbúa. AD er sjúkdómur með miklar óuppfylltar lækningaþarfir sem krefjast nýrra lækninga sameindamarkmiða. Varðandi ný meðferðarmarkmið, rannsökuðum við c-Jun N-endakínasa 3, sem er lykilpróteinkínasi í taugafrumum apoptotic ferli. JNK gegnir mikilvægu hlutverki í apoptotic ferlinu við enda MAPK ferilsins og ísóformið JNK3 er aðallega tjáð í heilanum. Þess vegna er það talið vera skotmark fyrir taugahrörnunarsjúkdóma, þar sem taugafrumum er lykilatburður. Þar að auki, vegna þess að JNK3 birtist ítrekað í nokkrum sjúklegum ferlum AD, töldum við það vænlegt markmið til að sigrast á þessum sjúkdómi.

Þess vegna var settur saman yfirgripsmikill listi yfir núverandi pan-JNK hemla og sértæka JNK3 hemla og bindingaraðferðir þeirra skoðaðar. Sértækir JNK3 hemlar hernema venjulega vatnsfælin svæði (Ile124, Leu126, Leu144, Val145, Met146 og Leu206) sem kallast sértæknivasi með því að setja arómatískan hring inn í JNK3 hemlann þannig að hann geti farið inn í vatnsfælna vasann djúpt í virka staðnum JNK3. . Valhæfni fyrir JNK1 ísóformið var náð með því að leyfa vatnsfælin milliverkanir og brennisteins-pi milliverkanir. Sex JNK1, þrír JNK2 og sex JNK3 kristalbyggingar voru valdir í samræmi við ályktanir þeirra til að bera saman bindilframkallaðar hreyfingar Met leifa hliðvarðarins. Í hverjum JNK1 samkristallanna sex lenti metíónínið í árekstri við arómatíska hringinn í sértæka JNK3 hemlinum og enginn af samkristölluðu bindlunum gat passað í vatnsfælna vasann. Árekstur hliðvörðs metíóníns við arómatíska hringinn sást einnig í samkristalla JNK2, en ef samkristallaði bindillinn tekur upp vatnsfælna svæðið, þá er metíónín JNK2 framkallað af bindlinum og vasi getur myndast.

Meðal sex samkristalla samkristalla sem hindrunar-JNK3 komu fram, voru fleiri tilfelli þar sem bindlar voru í vatnsfælna vasanum sem stjórna þessari sértækni. Fjórir samkristallaðir bindlar tóku upp vatnsfælna vasann og tveir tóku ekki upp vatnsfælna vasann. Þótt mismunandi umráðastig hafi sést eftir lögun bindlanna fjögurra, mynduðu öll metíónín vatnsfælinn vasa.

Sem viðbótarskýring á leifunum sem samanstanda af vatnsfælna vasanum djúpt í virka staðnum er munur á Leu JNK3 og Ile JNK1. Ólíkt tiltölulega stuttu Leu, kemur Ile leifar JNK1 í veg fyrir að miðlungs til stórir arómatískir hringir komist inn í vatnsfælna vasann.

Vegna þess að leucínleifarnar eru staðsettar við vatnsfælin vasa JNK2 sem og JNK3, hefur arómatíski hringurinn á vatnsfælna svæðinu engin marktæk áhrif á sértækni yfir JNK2. Samkvæmt þessum niðurstöðum má sjá að fleiri þættir eru nauðsynlegir til að fá ísóforma sértækni fyrir JNK2, og það má skilja að það eru ekki margir hemlar sem hafa sigrast á þessari hindrun ennþá.
Varðandi uppbyggingu sértækra JNK3 hemla sem einnig eru sértækir fyrir JNK2, sást að allir þeirra sýndu viðbótarbindingu í hlutanum sem er útsett fyrir leysi. Sértækur JNK3 hemill, þ.e. efnasamband 1 (Mynd 9), myndar H-tengi milli prótónaðs pýrrólidíns og Asn89, og annar sértækur JNK3 hemill, nefnilega efnasamband 3, myndar einnig F-tengi á milli flúorsins sem skipt er út í indólíninu{{11 }}einn hópur og Asn152/Gln155. Þessi skuldabréf eru öll viðbótarvíxlverkanir á leysiefnaútsetningarsvæðinu. Ennfremur var karbónýlhópur tíasóls-4-eins í efnasambandi 3 nálægt Asn152 leifinni, sem spáð var fyrir sem tvípólsvíxlverkun.

Þegar ísóforma sértækni hefur verið náð eru enn margar hindranir sem þarf að yfirstíga. Í fyrsta lagi, vegna líkinda þeirra ATP-bindandi vasa sem flestir próteinkínasahemlar miða við, ætti helst að fá almenna sértækni yfir próteinkínóm annað en JNK1/2. Í öðru lagi verður mikil virkni krafist vegna þess að líkamsstyrkur lækninga verður að keppa við ATP, sem er til staðar á millimólsviðinu í frumum. Í þriðja lagi þarf að ná BBB án þess að skapa meiriháttar aukaverkanir, sem er erfiðasta áskorunin þar sem AD, sjúkdómurinn sem við erum að reyna að sigra, er langvinnur sjúkdómur og meðferðarúrræði eru nauðsynleg til langtímameðferðar. Þess vegna, í ábendingum með svo langan skammtatíma, verður breitt öryggissnið mjög mikilvægt atriði. Þrátt fyrir að þróun JNK3 hemla sem meðferð við taugahrörnunarsjúkdómum hafi ekki borið árangur, er að verða ljóst að JNK3 er efnilegt meðferðarmarkmið.

JNK3 vekur sífellt meiri athygli sem meðferðarmarkmið fyrir AD. Þessir eiginleikar ættu að hafa í huga við hönnun nýrra JNK3 hemla, sem gætu auðveldað þróun öflugra og sértækra JNK3 hemla sem lækningalyf við AD innan skamms.

Fjármögnun:

Þessi rannsókn var styrkt af National Research Foundation of Korea styrkir NRF-2020R1A6A1A03042854 (Center for Proteinopathy) og NRF-2021R1A2C2007159 (J.-M. Hah).

Yfirlýsing endurskoðunarnefndar stofnana:

Á ekki við.
Yfirlýsing um upplýst samþykki:

Á ekki við.

Hagsmunaárekstrar:

Höfundar hafa enga hagsmunaárekstra að lýsa yfir.

Heimildir

1. Burnett, G.; Kennedy, EP Ensímfosfórun próteina. J. Biol. Chem. 1954, 211, 969–980. [Krossvísun]

2. Matvæla- og lyfjaeftirlit Bandaríkjanna. Aðgengilegt á netinu: https://www.fda.gov/drugs/drug-approvals-and-databases/compilationcder-new-molecular-entity-nme-drug-and-new-biologic-approvals (sótt 14. september 2021).

3. Ficarro, SB; McClelland, ML; Stukenberg, PT; Burke, DJ; Ross, MM; Shabanowitz, J.; Hunt, DF; White, FM Phosphoproteome greining með massagreiningu og beiting þess á Saccharomyces cerevisiae. Nat. Líftækni. 2002, 20, 301–305. [Krossvísun]

4. Cohen, P. Stjórnun próteinsvirkni með fosfórun á mörgum stöðum — 25-ársuppfærsla. Trends Biochem. Sci. 2000, 25, 596–601. [Krossvísun]

5. Roskoski, RJ Eiginleikar FDA-samþykktra lítilla sameinda próteinkínasahemla: A 2021 uppfærsla. Pharmacol. Res. 2021, 165, 105463. [Krossvísun]

6. Muller, S.; Chaikuad, A.; Grey, NS; Knapp, S. The ins and outs of selective kínasa inhibitor development. Nat. Chem. Biol. 2015, 11, 818–821. [Krossvísun]

7. Cohen, P.; Alessi, DR Kinase lyfjauppgötvun—Hvað er næst á þessu sviði? ACS Chem. Biol. 2013, 8, 96–104. [Krossvísun]

8. Lítil, DH; Cappai, R. Alois Alzheimer og Alzheimerssjúkdómur: aldar sjónarhorn. J. Neurochem. 2006, 99, 708–710. [CrossRef] [PubMed]

9. Nichols, E.; Szoeke, CEI; Vollset, SE; Abbasi, N.; Abd-Allah, F.; Abdela, J.; Aichour, MTE; Akinyemi, RO; Alahdab, F.; Asgedom, SV; o.fl. Alheims-, svæðis- og landsbyrði Alzheimerssjúkdóms og annarra heilabilunarsjúkdóma, 1990–2016: Kerfisbundin greining fyrir Global Burden of Disease Study 2016. Lancet Neurol. 2019, 18, 88–106. [Krossvísun]

10. Derijard, B.; Hibi, M.; Wu, IH; Barrett, T.; Su, B.; Deng, T.; Karin, M.; Davis, RJ JNK1: Prótein kínasi örvaður af UV ljósi og Ha-Ras sem bindur og fosfórýlerar c-Jun virkjunarsvæðið. Cell 1994, 76, 1025-1037. [Krossvísun]

11. Johnson, GL; Nakamura, K. C-jun kínasa/streituvirkjað leið: Reglugerð, virkni og hlutverk í sjúkdómum í mönnum. Biochim. Lífeðlisfræði. Acta Mol. Cell Res. 2007, 1773, 1341–1348. [CrossRef] [PubMed]

12. Okazawa, H.; Estus, S. JNK/c-Jun fossinn og Alzheimerssjúkdómur. Am. J. Alzheimer Dis. Önnur heilabilun. 2002, 17, 79–88. [Krossvísun]

13. Bruckner, SR; Tammariello, SP; Kuan, CY; Flavell, RA; Rakic, P.; Estus, S. JNK3 stuðlar að c-Jun virkjun og apoptosis en ekki oxunarálagi í taugavaxtarþátta-sviptum sympatískum taugafrumum. J. Neurochem. 2001, 78, 298–303. [Krossvísun]

14. Gwinn, DM; Shackelford, DB; Egan, DF; Mihaylova, MM; Mery, A.; Vasquez, DS; Turk, BE; Shaw, RJ AMPK fosfórun rjúpna miðlar efnaskiptaeftirliti. Mol. Cell 2008, 30, 214–226. [Krossvísun]

15. Yoon, SO; Park, DJ; Ryu, JC; Ozer, HG; Tep, C.; Shin, YJ; Lim, TH; Pastorino, L.; Kunwar, AJ; Walton, JC; o.fl. JNK3 viðheldur efnaskiptaálagi af völdum A-peptíða. Neuron 2012, 75, 824–837. [Krossvísun]

For more information:1950477648nn@gmail.com