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US28 is a G-protein coupled receptor (GPCR), encoded in DNA of human cytomegalovirus (HCMV). Depending on geographical region 40 to 100% of the population was proved to be HCMV positive. Although the latent infection is asymptomatic, it can lead to severe and life-threatening diseases in immunodeficient hosts. HCMV infection is associated with number of chronic inflammatory diseases, including atherosclerosis, cancer and transplant rejection. The hijacking of a host signaling machineries is the fundamental part of viral host-evasion strategies and here the viral GPCRs play a very important role. US28 receptor is so far the most characterized viral GPCR. Due to the high homology with human chemokine receptors, it can even bind several chemokines. Its constitutive signaling couples efficiently to the hosts signaling networks and enhances viral survival, dissemination and in some cases oncogenesis or cardiovascular diseases. This makes the US28 receptor a very interesting pharmacological target and our goal was to synthesize ligands that would reverse the constitutive signaling of this viral GPCR. Assessing the modulation of US28-mediated activation of mitogen-activated protein kinase (MAPK) signaling pathways, we were able to identify partial inverse agonists of US28 receptor with dihydroisoquinolinone and tetrahydroisoquinoline core structures that showed functional activity equal or superior to the known US28 inverse agonist VUF2274. An exchange of the dihydroisoquinolinone unit for a biphenyl scaffold resulted in ligands with full inverse agonism at US28 receptor. Dihydroisoquinolinones and biphenyls were rapidly and efficiently obtained from simple precursors such as diazonium salts applying radical carboamination reactions or radical biaryl synthesis, respectively. Moreover, by using enzyme catalysis or an enantioselective macrocyclisation reaction employing a chiral auxiliary, we were able to demonstrate that dihydroisoquinolinone core structures of US28 receptor ligands can be obtained in enantiomerically enriched or potentially even enantiomerically pure forms. In addition, partial inverse agonists of US28 receptor with isopropanolamine structure were discovered and analogues of natural antiviral agents with chalcone and flavonol structures were identified as modulators of US28 receptor constitutive activity. First attempts to develope photoexcitable probes, which could enable determination of the proximate amino acids in the binding pocket of these ligands were made. US28 ist ein G-Protein-gekoppelter Rezeptor (GPCR), der in der DNA des humanen Zytomegalievirus (HCMV) kodiert ist. Abhängig von der geographischen Region werden 40 bis 100% der Bevölkerung als HCMV-positiv eingestuft. Obwohl die latente Infektion asymptomatisch ist, kann es zu schlimmen und lebensbedrohlichen Erkrankungen in immungeschwächten Wirten führen. Die HCMV-Infektion ist mit zahlreichen chronisch-entzündlichen Krankheiten assoziiert, einschließlich Atherosklerose, Krebs und Transplantatabstoßung. Die Übernahme der Kontrolle über das Signalsystem des Wirtes ist ein grundsätzlicher Teil der viralen Wirtsumgehungsstrategie, wobei die viralen GPCRs eine sehr wichtige Rolle spielen. Der US28-Rezeptor ist der bis heute am besten charakterisierte virale GPCR. Aufgrund seiner hohen Homologie mit humanen Chemokinrezeptoren kann er sogar einige Chemokine binden. Seine konstitutive Signaltransduktion kuppelt effizient zum Signalnetzwerk des Wirtes und erhöht das Virusüberleben, dessen Ausbreitung und führt in einigen Fällen zu Onkogenese oder Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Das alles macht US28 zu einem pharmakologisch sehr interessanten Targetrezeptor. Unser Ziel war es, Liganden zu synthetisieren, die die konstitutive Signaltransduktion dieses viralen GPCRs inhibieren würden. Nach Untersuchung der Modulation der US28-vermittelten Aktivierung der Mitogen-aktivierten Proteinkinase (MAPK) abhängigen Signalübertragungswege konnten wir inverse Partialagonisten des US28-Rezeptors charakterisieren, die eine Dihydroisochinolinon- und Tetrahydroisochinolin-Grundstruktur besitzen und die eine gleiche oder sogar bessere funktionelle Aktivität als der bekannte US28-Inversagonist VUF2274 zeigen. Ein Austausch der Dihydroisochinolinon-Einheit gegen einen Biphenyl-Baustein ergab einen vollständigen inversen Agonisten am US28-Rezeptor. Die Dihydroisochinolinone und Biphenyle wurden schnell und mit geringem Aufwand synthetisiert, wobei einfache Vorstufen, wie Diazoniumsalze, durch radikalische Carboaminierung beziehungsweise enantioselektive Makrocyclisierung umgesetzt wurden. Außerdem konnte durch Enzymkatalyse oder enantioselektive Makrocyclisierung unter Verwendung eines chiralen Auxiliars gezeigt werden, dass die Dihydroisochinolin- Teilstrukturen der US28-Rezeptorliganden in enantiomerenangereicherter oder möglicherweise auch enantiomerenreiner Form gewonnen werden können. Des Weiteren wurden inverse Partialagonisten des US28-Rezeptors mit Isopropanolamin-Struktur sowie natürlich vorkommende antivirale Wirkstoffe mit Chalkon- und Flavonol-Struktur als Modulatoren der konstitutiven Aktivität des US28-Rezeptors entdeckt. Erste Experimente gezielt auf die Entwicklung von photochemisch anregbaren Liganden, durch welche benachbarte Aminosäuren in der Bindungstasche dieser Liganden detektiert werden können, wurden ausgeführt. |
