Biopolym. Cell. 2025; 41(1):42-51.
http://dx.doi.org/10.7124/bc.000B0B
Молекулярна та клітинна біотехнології
Тестування інгібітора протеїнкінази CK2 за допомогою капілярного електрофорезу
1Магдисюк М. В., 1, 2Бєда О. А., 1Бджола В. Г., 1Волинець Г. П., 3Карбовський Л. Л., 1Баланда А. О, 1Лукашов С. С., 1Ярмолюк С. М.
  1. Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
    Вул. Академіка Заболотного, 150, Київ, Україна, 03143
  2. ТОВ «Науково-сервісна фірма «Отава»
    Вул. Академіка Заболотного, 150, Київ, Україна, 03143
  3. Лабораторія біотехнологічного АФІ ПАТ «Фармак»
    Вул. Фрунзе, 63, Київ, Україна, 04080

Abstract

Мета. Метою дослідження було покращення методики ефективної оцінки інгібіторів протеїнкінази СК2 за допомогою капілярного електрофорезу та її перевірка з використанням відомого інгібітора FNH79. Крім того, дослідження включало оцінку нового потенційного інгібітора, похідного аурону BFO21, з використанням оптимізованого протоколу. Методи. Дослідження проводились методом капілярного електрофорезу, фоновим електролітом слугувала 150 мМ ортофосфорна кислота (рН 1,2). Конверсію ферментативної реакції розраховували як відношення площі піку фосфорильованого продукту до загальної площі піків субстрату та продукту. Результати. Було визначено оптимальні умови тестування, що становили 50 одиниць ферменту на 50 мкл реакційної суміші із початковою концентрацію пептидного субстрату 100 мкМ та часом інкубації 40 хвилин. Стартова концентрація АТФ також становила 100 мкМ. Для FNH79 встановлені значення IC50 і розраховані значення Ki становили 94 нМ і 4,5 нМ відповідно. Нове похідне аурону BFO21 продемонструвало значення IC50 і Ki 44 нМ та 2,1 нМ відповідно. Висновки. За оптимізованих умов тестування значення активності для інгібітору FNH79 були близькі до раніше опублікованих результатів. Крім того, значення активності інгібітора BFO21 вказують на його значний потенціал в якості інгібітора CK2.
Повний текст: (PDF, англійською)

References

[1] Hanahan D, Weinberg RA. Hallmarks of cancer: the next generation. Cell. 2011; 144(5):646-74.
[2] Ampofo E, Nalbach L, Menger MD, Montenarh M, Götz C. Protein Kinase CK2-A Putative Target for the Therapy of Diabetes Mellitus? Int J Mol Sci. 2019; 20(18):4398.
[3] Castello J, Ragnauth A, Friedman E, Rebholz H. CK2-An Emerging Target for Neurological and Psychiatric Disorders. Pharmaceuticals (Basel). 2017; 10(1):7.
[4] Gibson SA, Benveniste EN. Protein Kinase CK2: An Emerging Regulator of Immunity. Trends Immunol. 2018; 39(2):82-5.
[5] Montenarh M, Grässer FA, Götz C. Protein Kinase CK2 and Epstein-Barr Virus. Biomedicines. 2023; 11(2):358.
[6] Al-Qadhi MA, Yahya TAA, El-Nassan HB. Recent Advances in the Discovery of CK2 Inhibitors. ACS Omega. 2024; 9(19):20702-19.
[7] McCarty MF, Assanga SI, Lujan LL. Flavones and flavonols may have clinical potential as CK2 inhibitors in cancer therapy. Med Hypotheses. 2020; 141:109723.
[8] Liu J, Tian J, Xie R, Chen L. CK2 inhibitor DMAT ameliorates spinal cord injury by increasing autophagy and inducing anti-inflammatory microglial polarization. Neurosci Lett. 2023; 805:137222.
[9] Borad MJ, Bai L-Y, Chen M-H, Hubbard JM, Mody K, Rha SY, Richards DA, Davis SL, Soong J, Huang C-E C-E, Tse E, Ahn DH, Chang H-M, Yen C-J, Oh D-Y, Park JO, Hsu C, Becerra CR, Chen J-S, Chen Y-Y. Silmitasertib (CX-4945) in combination with gemcitabine and cisplatin as first-line treatment for patients with locally advanced or metastatic cholangiocarcinoma: A phase Ib/II study. J Clin Oncol. 2021; 39(3):312.
[10] Perera Y, Ramos Y, Padrón G, Caballero E, Guirola O, Caligiuri LG, Lorenzo N, Gottardo F, Farina HG, Filhol O, Cochet C, Perea SE. CIGB-300 anticancer peptide regulates the protein kinase CK2-dependent phosphoproteome. Mol Cell Biochem. 2020; 470(1-2):63-75.
[11] Gratz A, Götz C, Jose J. A CE-based assay for human protein kinase CK2 activity measurement and inhibitor screening. Electrophoresis. 2010; 31(4):634-40.
[12] He Y, Yeung ES. High-throughput screening of kinase inhibitors by multiplex capillary electrophoresis with UV absorption detection. Electrophoresis. 2003; 24(1-2):101-8.
[13] Nehmé H, Nehmé R, Lafite P, Routier S, Morin P. Human protein kinase inhibitor screening by capillary electrophoresis using transverse diffusion of laminar flow profiles for reactant mixing. J Chromatogr A. 2013; 1314:298-305.
[14] Protopopov MV, Vdovin VS, Starosyla SA, Borysenko IP, Prykhod'ko AO, Lukashov SS, Bilokin YV, Bdzhola VG, Yarmoluk SM. Flavone inspired discovery of benzylidenebenzofuran-3(2H)-ones (aurones) as potent inhibitors of human protein kinase CK2. Bioorg Chem. 2020; 102:104062.
[15] Lardic M, Patry C, Duflos M, Guillon J, Massip S, Cruzalegui F, Edmonds T, Giraudet S, Marini L, Leonce S. Synthesis and primary cytotoxicity evaluation of arylmethylenenaphthofuranones derivatives. J Enzyme Inhib Med Chem. 2006; 21(3):313-25.
[16] Dawson JF, Boland MP, Holmes CF. A capillary electrophoresis-based assay for protein kinases and protein phosphatases using peptide substrates. Anal Biochem. 1994; 220(2):340-5.
[17] Golub AG, Bdzhola VG, Ostrynska OV, Kyshenia IV, Sapelkin VM, Prykhod'ko AO, Kukharenko OP, Yarmoluk SM. Discovery and characterization of synthetic 4'-hydroxyflavones-New CK2 inhibitors from flavone family. Bioorg Med Chem. 2013; 21(21):6681-9.
[18] Cheng Y, Prusoff WH. Relationship between the inhibition constant (K1) and the concentration of inhibitor which causes 50 per cent inhibition (I50) of an enzymatic reaction. Biochem Pharmacol. 1973; 22(23):3099-108.
[19] Dobrowolska G, Lozeman FJ, Li D, Krebs EG. CK2, a protein kinase of the next millennium. Mol Cell Biochem. 1999; 191(1-2):3-12.
[20] Baier A, Galicka A, Nazaruk J, Szyszka R. Selected flavonoid compounds as promising inhibitors of protein kinase CK2α and CK2α', the catalytic subunits of CK2. Phytochemistry. 2017; 136:39-45.
[21] Dowling JE, Alimzhanov M, Bao L, Chuaqui C, Denz CR, Jenkins E, Larsen NA, Lyne PD, Pontz T, Ye Q, Holdgate GA, Snow L, O'Connell N, Ferguson AD. Potent and Selective CK2 Kinase Inhibitors with Effects on Wnt Pathway Signaling in Vivo. ACS Med Chem Lett. 2016; 7(3):300-5.
[22] Nakanishi I, Murata K, Nagata N, Kurono M, Kinoshita T, Yasue M, Miyazaki T, Takei Y, Nakamura S, Sakurai A, Iwamoto N, Nishiwaki K, Nakaniwa T, Sekiguchi Y, Hirasawa A, Tsujimoto G, Kitaura K. Identification of protein kinase CK2 inhibitors using solvent dipole ordering virtual screening. Eur J Med Chem. 2015; 96:396-404.
[23] Oshima T, Niwa Y, Kuwata K, Srivastava A, Hyoda T, Tsuchiya Y, Kumagai M, Tsuyuguchi M, Tamaru T, Sugiyama A, Ono N, Zolboot N, Aikawa Y, Oishi S, Nonami A, Arai F, Hagihara S, Yamaguchi J, Tama F, Kunisaki Y, Yagita K, Ikeda M, Kinoshita T, Kay SA, Itami K, Hirota T. Cell-based screen identifies a new potent and highly selective CK2 inhibitor for modulation of circadian rhythms and cancer cell growth. Sci Adv. 2019; 5(1):eaau9060.
[24] Pierre F, Chua PC, O'Brien SE, Siddiqui-Jain A, Bourbon P, Haddach M, Michaux J, Nagasawa J, Schwaebe MK, Stefan E, Vialettes A, Whitten JP, Chen TK, Darjania L, Stansfield R, Anderes K, Bliesath J, Drygin D, Ho C, Omori M, Proffitt C, Streiner N, Trent K, Rice WG, Ryckman DM. Discovery and SAR of 5-(3-chlorophenylamino)benzo[c][2,6]naphthyridine-8-carboxylic acid (CX-4945), the first clinical stage inhibitor of protein kinase CK2 for the treatment of cancer. J Med Chem. 2011; 54(2):635-54.
[25] Dalle Vedove A, Zonta F, Zanforlin E, Demitri N, Ribaudo G, Cazzanelli G, Ongaro A, Sarno S, Zagotto G, Battistutta R, Ruzzene M, Lolli G. A novel class of selective CK2 inhibitors targeting its open hinge conformation. Eur J Med Chem. 2020; 195:112267.