Thiiranes contenant du sulfonate en tant qu’inhibiteurs sélectifs de la gélatinase

Les métalloprotéinases matricielles (MMP), membres d’une famille de 26 endopeptidases zinc-dépendantes étroitement apparentées, sont impliquées dans des fonctions pathologiques et physiologiques importantes.1 − 4 La régulation positive de ces enzymes a été impliquée dans la progression du cancer, troubles neurologiques, l’arthrite et les maladies cardiovasculaires, pour n’en nommer que quelques-uns. En raison du potentiel thérapeutique important, les inhibiteurs de MMP sont très recherchés comme moyen d’intervention de la maladie.5,6 Pratiquement tous les inhibiteurs de MMP connus ont été développés pour chélater les ions de zinc du site actif de ces enzymes, et en tant que tels, ils sont à large spectre. Ce manque de sélectivité a été problématique dans les essais cliniques d’inhibiteurs de MMP en tant qu’agents anticancéreux, car l’utilisation à long terme des molécules a montré des effets secondaires sérieux.2,6,8,9 Une structure générale pour un inhibiteur de MMP comprend un groupe de liaison, généralement un chélateur de zinc. Le plus étudié d’un tel chélateur de zinc dans les inhibiteurs a été le groupe hydroxamate.7 Malheureusement, les hydroxamates souffrent de nombreux inconvénients, que nous n’aborderons pas ici dans un souci de brièveté. Les nouvelles générations d’inhibiteurs utilisent des carboxylates, des phosphates et des phosphinates, des pyrimidines et des thiolates comme entités qui interagissent avec l’ion zinc du site actif.5,7,10 Quelques années auparavant, nous avons décrit la famille de la gélatinase sélective à base de thiirane (MMP). -2 et MMP-9), dont le composé 1 est le membre prototypique (figure 11) .11 Le composé 1 a été montré précédemment comme un puissant inhibiteur des gélatinases avec une cinétique dépendant du temps pour l’inhibition, une caractéristique de l’inhibition covalente ou de l’inhibition de la liaison lente Deux mécanismes sont possibles.Le premier mécanisme est la O-alkylation covalente de Glu404, et le second est la déprotonation catalysée par Glu404 au niveau du méthylène adjacent à la sulfone, l’initiation de l’ouverture du cycle du thiirane et la formation d’un complexe zinc-thiolate stable. Nous avons démontré que le mécanisme d’inhibition est le second et que le composé 1 est un inhibiteur à liaison lente.12 Le fragment thiirane dans ces inhibiteurs sert de thiolate en cage, qui se déchaîne dans le site actif des gélatinases (MMP- 2 et MMP-9) pour entraîner une inhibition puissante de ces enzymes.12 La réaction de déprotonation qui conduit à l’ouverture du groupement thiirane est l’étape limitante, qui conduit à une inhibition de liaison lente et, parfois, à Une des principales voies de métabolisation de ces composés est l’hydroxylation en position para dans le groupe phényle terminal16. Un exercice de calcul dans lequel le noyau phényle terminal a été modifié a conduit à une bibliothèque focalisée de 452 composés, qui étaient amarré et marqué pour la qualité de leur ajustement dans le site actif de MMP-2 (également connu sous le nom de gélatinase A) .17 Une découverte inattendue de cet exercice in silico d’amarrage et de notation était que plusieurs des composés qui ont marqué parmi les 50 premières étaient des molécules contenant des sulfonates de la structure générale 2. Dans le présent rapport, nous avons synthétisé et évalué une série de composés contenant des sulfonates des deux classes structurales 2 et 3 (Figure 1). 1). Comme nous le verrons, ces deux ensembles de composés sont des inhibiteurs à liaison lente exquises qui présentent une sélectivité dans le ciblage des gélatinases.Dans nos efforts continus pour explorer le potentiel des inhibiteurs de gélatinase à base de thiirane, à la fois comme composés médicinaux et comme outils mécaniques sélectifs dans Elucidation des fonctions de ces enzymes importantes dans les systèmes biologiques Nous rapportons ici les synthèses et l’évaluation de deux séries de composés thiirane contenant des sulfonates qui exercent une inhibition puissante et sélective des gélatinases. Les composés de la première série ont la structure 2 et ont été synthétisés à partir du dérivé phénolique 4 en une étape. La synthèse en 7 étapes du composé 4 a été rapportée précédemment dans le contexte de son identification en tant que métabolite majeur du composé 1.17 Les différents sulfonates de ce type ont été préparés en des rendements de 82% et de 87% (Schéma 1). Cette classe de composés est assez stable, avec un temps de conservation considérable. Les composés sont facilement purifiés par chromatographie sur gel de silice.Schéma 1Syntheses of Sulfonate Derivates of 4Pour simplifier les synthèses, augmenter la solubilité dans l’eau et minimiser la labilité métabolique et la complexité structurelle de ces molécules, la prochaine série de composés a éliminé le terminal gauche. anneau aromatique, qui a donné la classe structurale 3. La voie de synthèse générale de ces composés est représentée sur le schéma 2. S-alkylation sélective du 4-hydroxythiophénol 5 disponible dans le commerce avec du bromure d’allyle et acétylation subséquente du phénol rendements élevés. L’oxydation des parties soufre et oléfinique en 7 a été réalisée en utilisant un excès de m-CPBA pour donner l’oxirane 8 avec un rendement de 69%. La conversion de l’époxyde en le thiirane correspondant a été réalisée par traitement avec de la thiourée pour obtenir le produit souhaité. Une désacétylation partielle a eu lieu à certains moments dans cette réaction. Quoiqu’il en soit, le traitement du mélange résultant de thiiranes avec de l’imidazole dans du methanol à température ambiante élimine doucement le groupe acétyle de 9 pour donner le phénol 10 avec un rendement de 78% pour les 2 étapes. L’étape finale, la conversion du phénol de 10 en les sulfonates correspondants, se déroule sans à-coup dans les 10 minutes pour donner les dérivés 3a et 2 0 en un rendement élevé. Schéma 2 Route synthétique au 4- (thiiran-2-ylméthylsulfonyl) phénol (10) et Synthèse des dérivés de sulfonyle 3a & dd Les molécules de synthèse ont été évaluées par cinétique in vitro pour leur capacité à inhiber la MMP-1, la MMP-2, la MMP-3, la MMP-7, la MMP-9 et la MMP-14 purifiées par la méthodologie. que nos laboratoires ont rapporté précédemment (Tableau 1) .18 Nous avons également étudié le type d’inhibition observé. Comme indiqué précédemment dans nos études mécanistes des inhibiteurs de la gélatinase de type thiirane, le comportement de liaison lente est une caractéristique du mécanisme d’action de ce type d’inhibiteurs.12,19,20 Nous avons montré que l’inhibiteur 1 présentait une inhibition de liaison lente des gélatinases , comme nous l’avons proposé précédemment, les gélatinases déprotonent α à la partie sulfone aromatique, qui conduit à l’ouverture du cycle thiirane et à la libération du thiolate. Par conséquent, le thiirane se comporte comme un thiolate en cage, qui devient disponible dans le site actif des gélatinases. L’inhibiteur 1 n’inhibait pas d’autres MMP ou le faisait très mal, en tant qu’inhibiteur purement compétitif linéaire.Ce comportement est répété pour les inhibiteurs rapportés ici, mais le profil de l’inhibition de ces nouveaux composés semble être quelque peu différent, comme cela sera décrit ci-dessous. Nous avons cherché la présence ou l’absence de dépendance temporelle pour l’inhibition des MMPs. Le premier est une preuve de comportement à liaison lente, et le second son absence. Le comportement de liaison lente est défini par un début d’inhibition rapide, décrit par une constante de fréquence de second ordre kon, qui est importante et favorable pour les cas énumérés dans le Tableau 1. Le début rapide de l’inhibition est complété par un petit taux de premier ordre constante pour la dissociation du complexe inhibiteur de l’enzyme, koff. Le rapport koff / kon décrit la constante de dissociation Ki de l’inhibiteur pour l’enzyme donnée néphropathie. Nous notons que tous ces composés étaient des inhibiteurs à liaison lente des gélatinases (MMP-2 et MMP-9), la plupart présentant des constantes de dissociation (Ki) dans la gamme nanomolaire. Cette affirmation générale est vraie pour les variants de l’éther biphénylique de la structure générale 2, comme pour les composés tronqués de la structure 3. Certains de ces composés présentaient des profils plus étendus pour l’inhibition de la liaison lente des MMP. Par exemple, pour la première fois pour la classe des inhibiteurs de thiirane, les composés 3a et D22 servaient également d’inhibiteurs à liaison lente de MMP-14 et de MMP-7. Pourtant, ce commentaire doit être placé dans son contexte. Nonobstant l’observation du comportement de liaison lente, les constantes de dissociation résultant de ce modèle d’inhibition pour 3a avec MMP-7 et MMP-9 et pour 3b, c et d avec MMP-7, MMP-9 et MMP-14 sont élevées dans la gamme micromolaire. Par conséquent, les séries de composés 3 présentent en effet une sélectivité avec des profils intéressants. Le composé 3a est un inhibiteur nanomolaire uniquement pour MMP-2 et MMP-14; les composés 3b, c et d sont des inhibiteurs nanomolaires exclusivement pour MMP-2. Les composés de la série 3 sont en effet sélectifs de différentes manières que ceux de la série 2. Les composés 3b, c et d peuvent être interprétés comme des inhibiteurs sélectifs de la gélatinase A (MMP-2) qui, avec un dosage approprié chez inhibition inhibitrice de MMP-2 in vivo. Tableau 1 Paramètres cinétiques d’inhibition des MMP par des composés choisis Les inhibiteurs de thiirane ont également été évalués pour leur stabilité métabolique in vitro en utilisant des microsomes de foie de rat (Tableau 2). Dans la série des biphényles, le méthyle (2a) et l’éthyle (2b) présentaient une stabilité métabolique améliorée par rapport aux variants du propyle (2c) et de l’isopropyle (2d). En général, les composés monophénylés 3 étaient plus stables sur le plan métabolique que les biphényles correspondants 2. À partir de la demi-vie in vitro, la clairance intrinsèque (capacité du foie à métaboliser un composé) a été calculée.21 En général, la clairance intrinsèque que les contreparties monophényles. Tous les inhibiteurs de biphényle avaient une clairance intrinsèque de 70% du débit sanguin hépatique (le débit sanguin dans le foie, les médicaments avec une clairance hépatique élevée dépendent du débit sanguin hépatique pour l’élimination) de 3,96 L / (h kg), indiquant que ce sont des composés à fort dégagement. L’inhibiteur 3a avait la plus faible clairance intrinsèque de 1,86 L / (h kg), ce qui représentait 50% du débit sanguin hépatique. Une solubilité aqueuse a également été mesurée pour la série d’inhibiteurs de thiirane (Tableau 2). La solubilité aqueuse joue un rôle important dans l’absorption, la distribution, le métabolisme et l’élimination d’un médicament dans l’organisme et constitue donc un paramètre important pour la sélection de composés ayant des propriétés druglike. En général, l’élimination du cycle aromatique terminal a augmenté la solubilité de 70 fois, à l’exception d’une augmentation de 26 fois pour le composé 3b (éthyle) par rapport au biphényle correspondant (2b). La stabilité métabolique accrue, la clairance intrinsèque modérée et une meilleure solubilité dans l’eau pour la série monophénylthiirane font de ces composés des candidats-médicaments supérieurs.Tableau 2Stabilité métabolique, clairance intrinsèque et solubilité aqueuse des inhibiteurs de la MMPLa classe des inhibiteurs de thiirane comme inhibiteurs sélectifs de la gélatinase thérapeutiques potentielles dans le traitement des maladies dépendantes de la gélatinase mentionnées ci-dessus. Le composé prototype 1 et les variantes structurelles 2 inhibent efficacement les deux gélatinases. Malgré l’élargissement du profil de liaison lente du composé 3 pour inclure MMP-7 et MMP-14, les paramètres cinétiques pour ces inhibitions enzymatiques sont tels qu’en réalité seule la MMP-2 est inhibée de manière puissante. Cette considération conjointement avec les caractéristiques souhaitables d’une solubilité aqueuse améliorée, d’une meilleure stabilité métabolique, d’une clairance modérée et d’une structure chimique plus simplifiée rendrait les inhibiteurs de composés de type 3 dignes de recherches sur leurs effets sur des modèles animaux de maladie. kDa (PBR) Les photosensibilisateurs ciblés pour l’imagerie du cancer (PET) et la PDT