Pyrazoloquinolinones

Autor: Schaar, Benjamin
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2021
DOI: 10.25365/thesis.70949
Popis: Pyrazolochinolinone (PQs) sind vielversprechende Substanzen für GABAA-Rezeptorsubtypenselektive Arzneimittel. Es ist bereits bekannt, dass PQs eine neu Bindestelle in der extrazellulären Domain (EZD α+/β- Interface) binden können und über diese positive allosterische Modulation erzeugen. Bis jetzt wurde noch keine Substanz identifiziert welche ausschließlich diese neue Bindestelle verwendet. Substanzen, welche diese Bindestelle verwenden, könnten andere Rezeptor Populationen aktivieren als Substanzen, welche an die kanonische BenzodiazepinBindestelle binden und daher ein anderes Wirkungs- und Nebenwirkungs- Spektrum erwartet wird. Es wurde gezeigt, dass einige PQs auch an einer Bindestelle in der Transmembrandomäne (TMD β+/α- Interface) binden können, jedoch fehlt es an Daten bezüglich der Involvierung dieser Bindestelle für viele PQ-Derivate. Beteiligung der TMD an der Wirkung führt zu einem Verlust von Selektivität da die TMD konservierter ist als die ECD. Darum ist es notwendig mehr Daten bezüglich des Bindungsverhaltens verschiedenster PQ-Derivate zu sammeln, um besser einschätzen zu können welche Chemischen Eigenschaften das Binden/Nicht-Binden and die TMD Bindestelle begünstigen. In dieser Arbeit wurde die Wirksamkeit von sieben PQ-Derivaten (PZII028, DCBS120, DCBS199, DCBSPU51, DCBSPU53, LAU176, LAU177) durch Zwei-ElektrodenVoltage-Clamp in α1β3, α1β3N265S, α1β3N41R and α1β1 Rezeptoren analysiert. Während viele der Derivate (LAU176, LAU177, DCBSPU53, DCBS120) an der TMD Bindestelle (TMD β+/αInterface) binden, zeigt ein Derivat (DCBS199) Selektivität für das EZD α+/β- Interface in α1β1 Rezeptoren, ohne an der TMD Bindestelle zu binden. Das Binden an die TMD Bindestelle in α1β3 Rezeptoren scheint durch einen Wasserstoffbrückenakzeptor an Position R‘4 begünstigt zu werden. Zusätzlich zeigen Derivate mit diesem Merkmal auch höhere Wirksamkeit in α1β3 Rezeptoren. Ein Derivat (DCBS120) scheint die TMD Bindestelle in α1β1 Rezeptoren zu verwenden. Dieses Derivat hat einen Wasserstoffbrückendonor and Position R‘3. Zwei Derivate (DCBS120, DCBS199) zeigen höhere Wirksamkeit in α1β1 Rezeptoren und beide haben einen Amino-Substituenten an Ring D entweder in Position R‘3 (DCBS120) oder R‘4 (DCBS199). Das Binden and die TMD bindestelle scheint stark von Substituenten auf Ring D beeinflusst zu werden und weniger stark von Ring A Substitutionen. Zu guter Letzt wurde ein virtuelles Screening einer Datenbank von 57 weiteren PQ Derivaten mit Ligand Scout durchgeführt. Auch diese Methode prognostiziert Binding an der TMD für etliche Derivate.
Pyrazoloquinolinones (PQs) are promising compounds for GABAA receptor subtype selective drugs. There is a lot of data showing that many PQ derivatives bind at a novel site at the extra cellular domain (ECD α+/β- interface), where they exert positive allosteric modulation (PAM). So far, no compound has been identified that exclusively binds to the ECD α+/β- interface. Compounds binding exclusively to the ECD α+/β- interface activate different receptor pools than compounds acting on the canonical benzodiazepine binding site and thereby might have different in vivo effects. Many PQs are also binding the β+/α- interface in the trans-membrane domain (TMD) but for many derivatives there is no data about the involvement the TMD available. The involvement of more than one binding site in the efficacy of PQs is a drawback in terms of finding a receptor subtype selective PQ, especially because amino acids in the TMD interfaces are better conserved across different receptor subtypes. Therefore, gathering data about the involvement of the TMD interface in the efficacy of PQs becomes necessary to better understand which ligand features promote binding/ non-binding. In this work, the efficacy of seven PQ derivatives (PZII028, DCBS120, DCBS199, DCBSPU51, DCBSPU53, LAU176, LAU177) was measured with twoelectrode voltage-clamp (TEV) electrophysiology in α1β3, α1β3N265S, α1β3N41R and α1β1 receptors. While some of the compounds (LAU176, LAU177, DCBSPU53, DCBS120) seem to bind at the TMD interface, one compound (DCBS199) shows selectivity for the ECD α+/β- interface in α1β1 receptors without binding at the TMD interface. A ligand feature which promotes binding to the TMD β+/α- interface in α1β3 receptors seems to be a hydrogen bond acceptor in position R’4. Additionally, compounds with a hydrogen bond acceptor on position R’4 show higher efficacy in α1β3 wildtype receptors. One compound (DCBS120) seems to bind the β+/α- interface in α1β1 wildtype receptors and is substituted with a hydrogen bond donor at position R’3. Two compounds (DCBS120, DCBS199) show higher efficacy in α1β1 wildtype and both have amino substituents on ring D at either position R’3 (DCBS120) or R’4 (DCBS199). The subtype preference and TMD binding behaviour of the PQs in this work tends to be influenced by ring D substitutions, while ring A substitutions tends to have no influence. Lastly a virtual screening was performed with Ligand Scout to screen a library of 57 PQs, of which some were predicted to also bind the TMD β+/α- interface. The total body of data leads to improved compound design.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: