Ubiquitin-proteasomski sistem je odgovoren za ohranjanje homeostaze beljakovin in uravnavanje različnih celičnih procesov. Konstitutivni proteasom se izraža v vseh celicah, imunoproteasom (IP) pa pretežno najdemo v celicah hematopoetskega izvora. V drugih celicah se lahko ekspresija IP inducira pod vplivom citokinov, ki jih sproščajo T-celice med akutnim imunskim in stresnim odzivom. Zaviralci IP so zelo pomembni, ker se pričakuje, da bi selektivno zaviranje IP povzročilo manj neželenih stranskih učinkov. Obstaja veliko zanimanje za patentiranje inhibitorjev, specifičnih za IP. Ustrezni patenti in patentne prijave, ki razkrivajo inhibitorje IP, so povzeti in razdeljeni na dva dela glede na kemijske lastnosti spojin. Na kratko smo poročali tudi o biokemičnih metodah, ki se uporabljajo v patentih za profiliranje lastnosti inhibitorjev IP. Razvijajo se številni selektivni zaviralci IP z obetajočim potencialom zdravljenje avtoimunskih in vnetnih bolezni. Peptidne spojine prevladujejo in doslej najbolj napredne IP-selektivne spojine, ONX-0914 in KZR-616, so molekule na osnovi tripeptid epoksiketona. Vendar pa nekateri patenti razkrivajo, da je IP-selektivna inhibicija mogoča tudi s spojinami, ki imajo nepeptidno strukturo, kar kaže na mnoge možnosti za razvoj inhibitorjev IP v prihodnosti.
COBISS.SI-ID: 4522609
Proteasomi prispevajo k ohranjanju homeostaze proteinov in njihovo zaviranje je koristno pri nekaterih vrstah raka in pri avtoimunskih boleznih. Vendar pa zaviranje proteasomov v zdravih celicah vodi do neželenih stranskih učinkov. Veliko naporov je bilo vloženih v iskanje inhibitorjev, specifičnih za imunoproteasom, ki bi lahko zdravili bolezni, ki kažejo povišane ravni in aktivnost te proteasomske izoforme. Tu poročamo o naših prizadevanjih za odkrivanje zaviralcev človeškega imunoproteasoma v velikosti fragmentov. Pregled lastne knjižnice strukturno raznolikih fragmentov je omogočil identifikacijo benzo[d]oksazol-2(3H)-tionov, benzo[d]tiazol-2(3H)-tionov, benzo[d]imidazol-2(3H)-tionov in 1-metilbenzo[d]imidazol-2(3H)-tionov (s splošnim izrazom benzoXazol-2(3H)-tioni) kot inhibitorjev kimotripsinu podobne podenote (beta 5i) imunoproteasoma. Kasnejša študija odnosa med strukturo in delovanjem nam je dala vpogled v vektorje rasti. Dokazali smo vezavo inhibitorjev na beta5i podenoto in določili selektivnost napram beta5 podenoti konstitutivnega proteasoma. Poglobljena karakterizacija teh spojin je pokazala, da zavirajo imunoproteasom s tvorbo disulfidne vezi s Cys48, ki je v aktivnem mestu podenote beta5i. Za pridobitev fragmentov z biološko bolj izsledljivo kovalentno interakcijo smo izvedli rešetanje bojnih glav, ki je dalo benzoXazol-2-karbonitrile kot najboljša izhodišča za razvoj selektivnih zaviralcev imunoproteasomov z nepeptidnim skeletom.
COBISS.SI-ID: 60628739
Ciljna kovalentna inhibicija in uporaba ireverzibilnih kemijskih prob sta pomembni strategiji v kemijski biologiji in odkrivanju zdravil. Do danes so razpoložljivost in reaktivnost cisteinov, ki so primerni za kovalentno ciljanje, ocenjevali s proteomskimi in računskimi orodji. Predstavili smo orodje s fragmenti, ki vsebujejo 3,5-bis(trifluorometil)fenilno jedro, opremljeno s kemijsko raznolikimi elektrofilnimi bojnimi glavami, ki imajo različne reaktivnosti. Spojinam v knjižnici smo določili njihovo kemijsko reaktivnost, stabilnost v vodi in specifičnost za nukleofilne aminokisline. Z presejanjem te knjižnice na niz encimov, ki so primerni za kovalentno inhibicijo, smo pokazali, lahko eksperimentalno označimo dostopnost in reaktivnost ciljnih cisteinov. Na vseh proučevanih encimih, vključno z imunoproteasomom, smo uspeli dobiti zanimive zadetke.
COBISS.SI-ID: 31846915
Benzimidazol-2-tionski skelet je prisoten v številnih zdravilih, ki zajemajo različna terapevtska področja. Zaradi širokega spektra bioaktivnosti predstavlja tudi pomembno izhodišče v kampanjah za odkrivanje zdravil, zlasti tistih, ki temeljijo na fragmentih. Kljub preprostim strukturam tavtomerija in regioizomerija substituiranih benzimidazol-2-tionov otežita nedvoumno strukturno analizo. Tavtomeri so tudi prisotni v komercialnih knjižnicah, zaradi česar se dva tavtomera lahko prodajata kot različna izdelka. Za predstavitev primera ustrezne strukturne določitve smo sintetizirali in okarakterizirali serijo benzimidazol-2-tionov z različnimi položaji klora na obroču. Z uporabo NOESY in 13C NMR spektroskopije smo ugotovili, da v ravnotežju tion-tiola prevladuje tionski tavtomer. Poleg tega so poskusi NOESY in HMBC potrdili položaj substituentov na benzimidazol-2-tionskem obroču.
COBISS.SI-ID: 4768113
Izvedli smo obsežno virtualno rešetanje derivatov boronske kisline za identifikacijo nepeptidnih kovalentnih zaviralcev podenote beta5i imunoproteasoma. Hierarhično virtualno presejalno kaskado, ki vključuje nekovalentne in kovalentne korake sidranja, smo uporabili na virtualni knjižnici z več kot 104.000 spojinami. Izbrali smo 32 virtualnih zadetkov, od katerih je bilo pet eksperimentalno potrjenih. Biofizikalni in biokemijski testi so pokazali afiniteto z mikromolarno vezave in od časa odvisno zaviralno jakost dveh spojin. Ti rezultati potrjujejo računski protokol, ki omogoča rešetanje velikih zbirk spojin. Eden od derivatov borove kisline, ki deluje kot kovalentni zaviralec imunoproteasoma, je primerno izhodišče za nadaljnjo kemijsko optimizacijo.
COBISS.SI-ID: 4765297