GABA restreints de manière conformatique | avec Bicyclo [3.1.0] hexane Backbone en tant que premier inhibiteur de BGT-1 hautement sélectif

γ -Abibobutyrique (GABA) est un inhibiteur majeur

neurotransmetteur dans le système nerveux central, dont l’activité

la fente synaptique est terminée lors de sa recapture par les transporteurs

des cellules neuronales GABAergiques et des cellules astrogliales.1 − 3 Inhibition de

Le recaptage du GABA par ses transporteurs est considéré comme un médicament efficace

stratégie de développement ciblant le système neuronal GABAergique.4 − 7 Quatre sous-types de transporteurs GABA (GAT), à savoir, GAT-1, GAT-2, GAT-3,

et betaine / GABA transporteur-1 (BGT-1) sont exprimés dans le cerveau.8 Les inhibiteurs représentatifs de GAT sont montrés dans

Figure ​ Figure1.1. Tiagabine, un inhibiteur sélectif de GAT-1,

est cliniquement efficace pour le traitement de l’épilepsie.9,10 Développement réussi d’inhibiteurs puissants et hautement sélectifs

Cependant, les transporteurs de GABA autres que GAT-1 n’ont pas été atteints.

EF1502,11 − 13 NNC05-2090,14,15 et l’analogue de la tiagabine A (16) sont des inhibiteurs sélectifs

BGT-1; Cependant, la sélectivité n’est pas assez élevée pour BGT-1. Ici

nous rapportons le développement réussi du premier transporteur GABA puissant

inhibiteur hautement sélectif pour BGT-1.Figure 1GABA et inhibiteurs GAT représentatifs.Bien que les transporteurs, y compris

Les transporteurs de GABA, sont des cibles importantes pour le développement de médicaments, leur

analyse structurelle est souvent entravée par la nature membraneuse de

ces protéines, comparées à celles de protéines solubles dans le sang ou

cytosol. Par conséquent, les données structurelles sur les transporteurs cibles sont

généralement médiocre, et une méthode efficace pour identifier les composés ciblés

ces protéines sans connaissance de leurs données structurelles est nécessaire

pour le développement de médicaments. Par conséquent, nous avons précédemment développé les quatre

types d’unités cyclopropanes chirales portant deux substituants adjacents

dans une relation trans ou cis, à savoir, 1 et 2, et leurs énantiomères ent-1 et ent-2 (Figure ​

unités sont effectivement utilisés pour la conformation tridimensionnelle diversifiée

restriction de composés biologiquement actifs, 18 et, par conséquent, nous avons déjà conçu une série de cyclopropane

analogues du GABA à conformation restreinte avec diversité stéréochimique

pour développer des inhibiteurs du transporteur GABA utiles.19 Bien que certains de ces cyclopropane-based conformationally

Des analogues du GABA restreints ont été synthétisés par d’autres groupes. Nous avons systématiquement synthétisé tous les 2,3-méthano- et 3,4-méthano.

les stéréoisomères du GABA provenant des motifs cyclopropane chiraux 1 et 2, et leurs énantiomères ent-1 et ent-2. En conséquence, nous avons identifié l’acide 3 ((2S, 3R) -4-amino-3,4-méthanobutyrique) avec une structure chirale trans-cyclopropane comme un inhibiteur sélectif pour

GAT-3 et BGT-1, bien que sa puissance et sa sélectivité pourraient ne pas être

assez élevé.19 Bien que ces unités étaient

montré pour être utile, 18 ils sont

encore trop flexible pour restreindre complètement le mouvement du − CH2 – fragment adjacent à l’anneau cyclopropane.Figure 2Cyclopropane chiral

unités et l’analogue à conformation restreinte 3 avec

Activité inhibitrice de GAT-3 / BGT-1 dérivée de celle-ci. Caractéristique structurelle caractéristique du cyclopropane

est que les substituants adjacents orientés en cis sur l’anneau exercent une

répulsion stérique mutuelle car ils sont fixés dans une orientation éclipsée,

que nous avons précédemment appelé la souche cyclopropylique.27 Conformation des substituants sur un cyclopropane

être limité de sorte que la répulsion stérique due à la contrainte soit minimale,

comme le montre la figure ​ Figure3.3. En conséquence, dans l’inhibiteur 3, la rotation de la liaison entre le cyclopropane (C1) et son adjacent

le carbone (C1 ′) serait restreint par la souche comme indiqué dans

Figure ​ Figure4.4. Par conséquent, les deux conformateurs 3 (syn, l’anneau cyclopropane “ up ” / le côté

Chaîne − CO2H “ haut ”) et 3 (anti, anneau de cyclopropane “ haut ” / la chaîne latérale − CO2H “ bas ” être préférable au conformère 3 (éclipse) en raison de la répulsion stérique significative entre

le − CO2H et le H-2 orienté cis adjacent dans le conformère 3 (éclipse). Surtout, la restriction du positionnement spécial

du groupe CO2H diffère dans les conformères préférés 3 (syn) et 3 (anti).

restriction conformationnelle.Figure 4Conformité restreinte de 3 dans le syn- ou l’anti-forme

en raison de la souche cyclopropylique et de ses analogues 4 et 5 rigidement restreints dans la forme syn ou anti, respectivement,

par le système à deux anneaux. Nous avons analysé par ordinateur les conformations de 3 par la théorie fonctionnelle de la densité (B3LYP / 6-31G *) en utilisant Spartan ′ 08

logiciel (édition complète pour Windows OS, Wave Function Inc.), et

les résultats sont illustrés à la figure ​ Comme nous l’espérions,

deux structures significativement stables, correspondant aux formes syn- et anti-de la figure ​

respectivement, 5a,

respectivement, ont été obtenus. Les deux conformeurs sont presque également

stable, où l’anti-conformateur est légèrement plus

stable que le syn-conformère (Δ E < 1 kcal / mol)

et le conformère d’éclipse est significativement moins stable (Δ E > 5 kcal / mol) que les deux conformères. Ainsi, les résultats

des calculs sont compatibles avec l’hypothèse ci-dessus pour la

conformation de 3 basée sur la souche cyclopropylique (Figure ​ (Figure4), 4), ce qui suggère que les conformations bioactives

liaison aux transporteurs GABA sont analogues à la forme syn

ou l’anti-forme.Figure 5Stable conformation de 3, 4,

et 5 par analyse conformationnelle des composés par densité

théorie fonctionnelle: (a) 3 (syn) et 3 (anti);

(b) 4 et 5; (c) superposition de

conformation stable des composés, gauche [3 (syn) et 4] et droite [3 (anti) et … Sur la base de ces résultats,

nous avons conçu d’autres analogues restreints conformationnellement 4 et 5 (Figure ​ (Figure4) .4). En raison de

le système cyclique rigide bicyclo [3.1.0] hexane, dans les analogues 4 et 5, le fragment de chaîne latérale est restreint de façon rigide

dans la forme syn et l’anti-forme, respectivement. La conformation

de 4 et 5 a été analysé par le décrit ci-dessus

méthode de calcul, et une structure significativement stable a été obtenue

pour les deux composés (Figure ​ (Figure5b) .5b). Le plus

conformers stables de 4 et 5 sont bien superposables

sur la forme syn de 3 et l’anti-forme de 3, respectivement (Figure ​ (Figure5c) .5c). En conséquence, l’évaluation biologique des deux

les composés 4 et 5 pourraient fournir des informations

sur la conformation bioactive de 3 et nous permettent également

pour développer un inhibiteur de GAT puissant hautement sélectif pour GAT-3 ou BGT-1. Les unités chirales clés 9 et 10 avec le

bicyclo [3.1.0] hexane épine dorsale, qui avait tous les centres asymétriques

dans les cibles 4 et 5, respectivement, étaient

préparé comme indiqué dans le schéma 1. Nous avons sélectionné

un mélange de diastéréoisomères d’alcool 6 (28) en tant qu’intermédiaire, obtenu à partir de (R) -épichlorhydrine par la procédure décrite par Jeong et ses collaborateurs.28,29 L’isomérisation de 6 s’est effectivement produite avec Ru (CO) HCl (PPh3) 3 comme catalyseur pour donner la cétone 7. Une élongation de carbone de 7 par la réaction de Wittig, suivie

par traitement acide, a donné l’aldéhyde 8 comme diastéréoisomère

mélange. Oxydation et benzylation de 8 et suivantes

l’élimination du groupe protecteur O-silyle

un mélange de l’isomère 1 ′ (S) 9 et de l’isomère 1 ′ (R) 10, qui

a été obtenu sous une forme diastéréoisomériquement pure (de > 99%), respectivement,

après chromatographie sur colonne de gel de silice.Schéma 1Synthèse du

Unités clés 9 et 10La conformation

les analogues restreints 4 et 5 ont été synthétisés

comme indiqué dans le schéma 2. Oxydation successive

sous Dess – conditions d’oxydation de Martin et d’oxydation de Pinnick

de 9 a donné l’acide carboxylique correspondant, qui était

ensuite traité avec DPPA, et Et3N dans CH2C12 a produit l’azide d’acide 11. La pyrolyse de 11 par reflux dans du toluène a donné l’aminé correspondante,

dont le groupe benzyle a été éliminé avec du HCl aqueux pour donner

l’acide aminé cible désiré 4 (30) sous forme de son chlorhydrate. De manière similaire, l’acide aminé diastéréoisomère 5 (30) a été préparé à partir de 10. Les configurations des positions 1 et 5 en 4 et 5 ont été déterminées sur la base de leur J1.1 ′ valeurs (4, J1,1 = 4,6 Hz; 5, J1,1 = 0 Hz) .31Schéma 2Synthèse des composés cibles 4 et 5L’inhibition

effets de 100 μ M GABA analogues sur l’absorption de GABA dans GAT-1 / CHO,

Les cellules GAT-2 / CHO, GAT-3 / CHO et BGT-1 / CHO ont été examinées

à une méthode précédemment rapportée.

deux analogues nouvellement synthétisés, l’analogique 4 complètement

inhibition de l’absorption de GABA par BGT-1 (97,6%) et inhibition modérée du GABA

absorption par GAT-1 (12,2%), GAT-2 (29,0%) et GAT-3 (48,2%). Analogue 5 inhibait modérément l’absorption de GABA par BGT-1 (63,9%) et

faiblement inhibé l’absorption du GABA par les autres sous-types. Le composé parent 3 inhibait presque complètement l’absorption de GABA via GAT-3 et BGT-1.

Nous avons ensuite étudié l’effet inhibiteur de l’absorption du GABA.

de 4 en détail. La puissance de l’analogue 4 (chlorhydrate) pour les quatre sous-types de GAT clonés a été comparée avec

ceux du composé parent 3 et certains représentants

Inhibiteurs de GAT (Figure ​ (Figure 1) 1) avec des valeurs IC50 telles que résumées dans le Tableau 1. Analogique 4 a montré une forte affinité pour BGT-1 (IC50 = 0,59 μ M)

et faible affinité pour GAT-3 (IC50 = 76,3 μ M), tandis que

il était inactif pour GAT-1 et GAT-2 (IC50 > 100 μ M).

À notre connaissance, 3 (IC50 = 5,48 μ M)

et NNC 05-2090 (IC50 = 5.10 μ M) sont les deux

inhibiteurs puissants de BGT-1 rapportés dans la littérature, 14,15,19 et, par conséquent, la puissance de 4 (IC50 = 0,59 μ M) est nettement plus forte comparée

avec ces inhibiteurs précédents. Cependant, un analogue de la tiagabine A a été signalé récemment comme inhibiteur sélectif

BGT-1 (IC50 = 45 μ M), 16 mais son indice de sélectivité est modéré (GAT-3 / BGT-1 = 6,4). La sélectivité

l’indice de 4 (GAT-3 / BGT-1 = 129) dépasse nettement

analogue de la tiagabine A. En conséquence, 4

identifié comme l’inhibiteur de BGT-1 le plus puissant et le plus sélectif

à ce jour.Tableau 1IC50 Valeurs (μ M) des Analogues 3 et 4 et Ligands représentatifs GABA sur le GABA

Absorption dans GAT SubtypesaIn résumé, en utilisant un GAT-3 / BGT-1 inhibiteur non sélectif 3, qui est l’analogue restreints conformationally de GABA

avec une structure chirale trans-cyclopropane, en tant que

composé de plomb, nous avons développé avec succès le premier très puissant

et inhibiteur sélectif de BGT-1 4 utilisant le bicyclo [3.1.0] hexane

épine dorsale en tant que système d’anneau clé limitant la conformation. Surtout,

ces résultats démontrent que la conformation bioactive de 3 à BGT-1 serait sa forme syn. L’inhibiteur 4 peut être utile pour étudier la fonction physiologique de BGT-1

et comme une structure principale pour le développement de médicaments ciblant BGT-1, tout en

d’autres études visant à clarifier ses effets sur les récepteurs et transporteurs du GABA

sont nécessaires. Ainsi, cette étude fournit des informations importantes pour les médicaments

études chimiques pour développer des inhibiteurs GAT utiles.