Biopolym. Cell. 2021; 37(1):62-72.
http://dx.doi.org/10.7124/bc.000A4C
Біоорганічна хімія
Визначення активності in vitro та аналіз співвідношення структура-активність нових гетероциклічних похідних 5-аміно-3-арил-1H-індазолу як інгібіторів протеїнкінази CK2
1Протопопов М. В., 1Вдовін В. С., 1Лукашов С. С., 1Остринська О. В., 1, 2Борисенко І. П., 1Боровиков О. В., 1Старосила С. А., 3Білокінь Я. В., 1Кухаренко О. П., 1Бджола В. Г., 1Ярмолюк С. М.
  1. Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
    Вул. Академіка Заболотного, 150, Київ, Україна, 03143
  2. Фірма “Otava”
    Вул. Академіка Заболотного, 150, Київ, Україна, 03143
  3. OTAVA Ltd
    400 Applewood Crescent, блок 100, Vaughan, Онтаріо, Канада L4K 0C3

Abstract

Мета. Пошук нових інгібіторів протеїнкінази CK2 серед 5-гетариламіно-1H-індазолів. Методи. Біохімічне тестування проводили in vitro за допомогою радіоактивно міченого γ-32P АТФ. Для молекулярного докінгу застосовували програмний пакет Autodock 4.2, рескоринг результатів докінгу виконували з використанням фукції скорингу DrugScore. Результати. Серед 17-ти похідних 5-аміно-3-ариліндазолу що було досліджено було знайдено 11 інгібіторів протеїнкінази CK2 з IC50 в наномолярному діапазоні. Найбільш активна сполука мала IC50 = 2 нM. Дослідження співвідношення структура-активність та додатковий молекулярний докінг цих сполук дозволив обрати перспективні модифікації для одержання нових сполук з кращими фізико-хімічними характеристиками. Висновки. В результаті проведеної роботи було отримано 11 нових наномолярних інгібіторів протеїнкінази CK2. Спираючись на результати молекулярного докінгу було запропоновано модель зв’язування цих молекул з АТФ-зв’язувальним сайтом кінази. На підставі аналізу фізико-хімічних характеристик та співвідношення структура-активність для замісників індазольного ядра досліджених сполук було запропоновано структури 6-ти нових похідних для подальшої розробки інгібіторів протеїнкінази CK2. Загалом 5-гетариламіно-1H-індазоли виявились вдалою основою для побудови нових інгібіторів протеїнкінази CK2.
Keywords: інгібітор протеїнкінази CK2, тестування кіназної активності in vitro, молекулярний докінг, індазол, піразоло[3б4-d]піримідин
Повний текст: (PDF, англійською)

References

[1] Burnett G, Kennedy EP. The enzymatic phosphorylation of proteins. J Biol Chem. 1954;211(2):969-80.
[2] Qiao Y, Chen T, Yang H, Chen Y, Lin H, Qu W, Feng F, Liu W, Guo Q, Liu Z, Sun H. Small molecule modulators targeting protein kinase CK1 and CK2. Eur J Med Chem. 2019;181:111581.
[3] Poole A, Poore T, Bandhakavi S, McCann RO, Hanna DE, Glover CV. A global view of CK2 function and regulation. Mol Cell Biochem. 2005;274(1-2):163-70.
[4] Niefind K, Pütter M, Guerra B, Issinger OG, Schomburg D. GTP plus water mimic ATP in the active site of protein kinase CK2. Nat Struct Biol. 1999;6(12):1100-3.
[5] Bian Y, Ye M, Wang C, Cheng K, Song C, Dong M, Pan Y, Qin H, Zou H. Global screening of CK2 kinase substrates by an integrated phosphoproteomics workflow. Sci Rep. 2013;3:3460.
[6] Meggio F, Pinna LA. One-thousand-and-one substrates of protein kinase CK2? FASEB J. 2003;17(3):349-68.
[7] Hanks SK, Hunter T. Protein kinases 6. The eukaryotic protein kinase superfamily: kinase (catalytic) domain structure and classification. FASEB J. 1995;9(8):576-96.
[8] Wilson LK, Dhillon N, Thorner J, Martin GS. Casein kinase II catalyzes tyrosine phosphorylation of the yeast nucleolar immunophilin Fpr3. J Biol Chem. 1997;272(20):12961-7.
[9] Faust M, Montenarh M. Subcellular localization of protein kinase CK2. A key to its function? Cell Tissue Res. 2000;301(3):329-40.
[10] Protopopov MV, Vdovin VS, Lukashov SS, Ostrynska OV, Borysenko IP, Borovykov OV, Starosyla SA, Bilokin YV, Kukharenko OP, Bdzhola VG, Yarmoluk SM. The synthesis of 5-hetarylamino-3-aryl-1H-indazoles as inhibitors of protein kinase CK2. Biopolym Cell. 2020; 36(6):466–76.
[11] Morris GM, Huey R, Lindstrom W, Sanner MF, Belew RK, Goodsell DS, Olson AJ. AutoDock4 and AutoDockTools4: Automated docking with selective receptor flexibility. J Comput Chem. 2009;30(16):2785-91.
[12] Ferguson AD, Sheth PR, Basso AD, Paliwal S, Gray K, Fischmann TO, Le HV. Structural basis of CX-4945 binding to human protein kinase CK2. FEBS Lett. 2011;585(1):104-10.
[13] Guerra B, Bischoff N, Bdzhola VG, Yarmoluk SM, Issinger OG, Golub AG, Niefind K. A Note of Caution on the Role of Halogen Bonds for Protein Kinase/Inhibitor Recognition Suggested by High- And Low-Salt CK2α Complex Structures. ACS Chem Biol. 2015;10(7):1654-60.
[14] Pedretti A, Villa L, Vistoli G. VEGA--an open platform to develop chemo-bio-informatics applications, using plug-in architecture and script programming. J Comput Aided Mol Des. 2004;18(3):167-73.
[15] Hastie CJ, McLauchlan HJ, Cohen P. Assay of protein kinases using radiolabeled ATP: a protocol. Nat Protoc. 2006;1(2):968-71.
[16] Lukashov SS, Kukharenko OP, Bdzhola VG, Yarmoluk SM. Synthesis of 5-amino-3-arylindazole derivatives and study of their in vitro activity towards Ser/Thr and Tyr protein kinases. V International Conference «Chemistry of Nitrogen Containing Heterocycles», Kharkiv. 2009:O.21.
[17] Johnson TW, Gallego RA, Edwards MP. Lipophilic Efficiency as an Important Metric in Drug Design. J Med Chem. 2018;61(15):6401-6420.
[18] Shultz MD. Setting expectations in molecular optimizations: Strengths and limitations of commonly used composite parameters. Bioorg Med Chem Lett. 2013;23(21):5980-91.
[19] Roskoski R Jr. Properties of FDA-approved small molecule protein kinase inhibitors. Pharmacol Res. 2019;144:19-50.
[20] Neudert G, Klebe G. DSX: a knowledge-based scoring function for the assessment of protein-ligand complexes. J Chem Inf Model. 2011;51(10):2731-45.