Перспектива разработки ингибиторов N-концевой киназы C-Jun в качестве средств лечения болезни Альцгеймера: исследование структуры посредством докинг-исследований

Абстрактный:

N-концевая киназа c-Jun (JNK) играет важную роль в гибели клеток, вызванной различными стимулами. Поскольку изоформа JNK3 в основном экспрессируется в головном мозге, считается, что она играет ключевую роль в различных нейродегенеративных заболеваниях, включая болезнь Альцгеймера (БА) и болезнь Паркинсона (БП), для которых до сих пор отсутствуют надежные методы лечения. Чтобы разработать новый и селективный ингибитор JNK3, мы провели десятилетний обзор (с 2011 по 2021 год) опубликованных статей об ингибиторах JNK, особенно тех, которые посвящены структурным аспектам и идеям стыковки. Мы наблюдали структуры трех изоформ JNK, а именно голобелков и сокристаллических структур, с ингибиторами JNK3 и суммировали важные структурные аспекты селективных ингибиторов JNK3 как средств лечения БА.

Болезнь Паркинсона является распространенным дегенеративным заболеванием нервной системы, и ее основные симптомы включают тремор, ригидность, замедление движений, нарушение равновесия и т. д. Однако все большее внимание уделяется проблемам с функцией памяти, связанным с симптомами болезни Паркинсона.

Исследования показали, что память пациентов с болезнью Паркинсона существенно страдает при выполнении когнитивных задач, а у некоторых из них также наблюдаются нарушения когнитивных функций, такие как потеря внимания и снижение когнитивной чувствительности. Однако это не означает, что люди с болезнью Паркинсона не могут иметь хорошую память.

Люди с болезнью Паркинсона могут улучшить свои навыки памяти посредством постоянной практики и тренировок, особенно путем выполнения некоторых тренировок и упражнений на память. Эти упражнения могут помочь людям с болезнью Паркинсона улучшить свои когнитивные способности, развить более позитивную уверенность в себе, улучшить качество жизни и повысить самооценку.

Среди них некоторые простые упражнения на память, в том числе чтение, письмо, математические расчеты, рисование и другие виды деятельности, могут эффективно улучшить когнитивные способности пациентов с болезнью Паркинсона и заставить их смотреть на жизнь более позитивно и уверенно. Кроме того, очень эффективна некоторая тренировка памяти, включая запоминание местоположения, запоминание чисел, запоминание букв, запоминание последовательности событий и т. д. Эти тренинги позволяют людям с болезнью Паркинсона лучше противостоять различным проблемам и справляться с ними, а также лучше адаптироваться к новой жизненной ситуации.

В целом, хотя болезнь Паркинсона может влиять на внимание и память пациентов, соответствующие когнитивные тренировки и физические упражнения могут помочь пациентам улучшить свои когнитивные функции и помочь им лучше адаптироваться к новому жизненному статусу. Поэтому пациентам с болезнью Паркинсона не нужно бояться проблем с памятью: если они смотрят на жизнь с позитивным и позитивным настроем, у них наверняка будет счастливая и активная жизнь. Видно, что нам необходимо улучшить нашу память. Цистанхе может значительно улучшить память, поскольку мясная паста — это традиционное китайское лекарственное средство, обладающее множеством уникальных эффектов, одним из которых является улучшение памяти. Эффективность мясного фарша обусловлена ​​различными активными ингредиентами, включая карбоновую кислоту, полисахариды, флавоноиды и т. д. Эти ингредиенты могут способствовать здоровью мозга различными способами.

Нажмите, чтобы узнать, как улучшить работу мозга

Ключевые слова:

Болезнь Альцгеймера; c-Jun N-концевая киназа; низкомолекулярный ингибитор протеинкиназы; JNK3; избирательность.

1. Введение

Протеинкиназы были открыты более 65 лет назад, но терапевтической мишенью они стали менее 30 лет [1,2]. Участие протеинкиназ во многих заболеваниях установлено на основе большого количества исследований, и такие киназы уже давно являются перспективной молекулярной целевой группой. Известно 518 протеинкиназ, кодируемых в геноме человека, и протеинкиназы фосфорилируют примерно одну треть всех белков [3,4]. Многие исследователи в фармацевтических компаниях и научных кругах усердно работали в этой области, и в результате по состоянию на 2021 год FDA США одобрило 67 препаратов-ингибиторов низкомолекулярных киназ [5].

Гливек, хорошо зарекомендовавший себя препарат для лечения хронического миелолейкоза, был запущен в 2001 году после разработки компанией Novartis, положив начало эре ингибиторов протеинкиназы. Область применения этого метода по-прежнему расширяется. После этого в 2011 году FDA США одобрило девять низкомолекулярных ингибиторов протеинкиназы, нацеленных исключительно на пролиферативные заболевания, такие как рак. Аналогичным образом, большинство одобренных к настоящему времени ингибиторов протеинкиназы используются в онкологии. Однако протеинкиназы также участвуют во многих других заболеваниях, включая воспалительные, иммунологические и сердечно-сосудистые заболевания, а также заболеваниях центральной нервной системы (ЦНС), таких как болезнь Альцгеймера (БА) и болезнь Паркинсона (БП) [6]. В 2011 году руксолитиниб, являющийся ингибитором JAK1 и JAK2, был одобрен в качестве терапевтического средства при миелофиброзе. Наряду с этим одобрением все более активизировались исследования в области неонкологических ингибиторов киназ [7]. Среди 67 одобренных FDA ингибиторов протеинкиназ есть целых 10 препаратов, нацеленных на заболевания, не связанные с онкологией, но препарата-ингибитора протеинкиназы для лечения заболеваний ЦНС пока не существует.

БА был обнаружен в 1906 году, и при патологоанатомическом исследовании были обнаружены два четких биомаркера, а именно тау-клубок и бляшка бета-амилоида (А), но по состоянию на 2021 год четкая терапевтическая цель еще не определена. С быстрым старением населения мира нейродегенеративные заболевания, такие как БА, стали серьезной социальной проблемой и оказывают значительное влияние не только на пациентов, но и на других людей вокруг пациентов [8,9]. Поскольку низкомолекулярные ингибиторы протеинкиназы используются для лечения широкого спектра заболеваний, молекулярные мишени привлекают значительное внимание в области заболеваний ЦНС. Из многих потенциальных протеинкиназ ЦНС мы выбрали N-концевую киназу c-Jun (JNK), члена семейства митоген-активируемых протеинкиназ. JNK фосфорилируют множественные транскрипционные факторы, связанные с апоптозом, включая c-Jun, ATF, APP и тау, и индуцируют клеточный апоптоз [10].

JNK реагируют на различные стимулы, такие как цитокины, нейротоксины, окислительный стресс и жирные кислоты. Когда стимулы впервые достигают клеточной мембраны, сигналы передаются митоген-активируемой протеинкиназы (MAPKKK), MAPKK4 и MAPKK7 посредством фосфорилирования. Затем активированные MAPKK4 и MAPKK7 фосфорилируют JNK в двух разных сайтах, а фосфорилированный JNK затем фосфорилирует N-конец c-Jun, индуцируя апоптотический сигнал [11]. Кроме того, JNK напрямую фосфорилирует апоптотические белки, такие как BIM и BMF, и активирует их для активации каспаз [12]. В целом, JNK активно участвуют в физиологических процессах апоптоза. Существует три различных гена JNK человека, а именно jnk1, jnk2 и jnk3, которые кодируют 10 различных сплайсингов вариантов JNK (4 гомозиготных JNK1/2 и 2 гомологичных JNK3), из которых наиболее широко экспрессируются JNK1 и JNK2 (рис. 1).

В отличие от JNK1 и JNK2, JNK3 в основном экспрессируется в головном мозге и лишь небольшая часть экспрессируется в сердце и семенниках. JNK3 считается потенциальной терапевтической мишенью при нейродегенеративных заболеваниях, связанных с гибелью нейрональных клеток. Когда c-Jun фосфорилируется с помощью JNK3, это также способствует созреванию тау-клубка. Кроме того, известно, что JNK3 напрямую фосфорилирует тау-белки, что приводит к образованию тау-клубков.

Другой биомаркер патологии БА, а именно бета-амилоид, также связан с JNK3. JNK3 фосфорилирует белок-предшественник амилоида (APP) по T688, вызывая эндоцитоз APP, который, как известно, является наиболее важным этапом во всем процессе образования бета-амилоида [13].

Механизм, лежащий в основе апоптоза, индуцированного А-бляшками, остается неясным. Бляшки индуцируют фосфорилирование AMP-активируемой протеинкиназы (AMPK), а активированная AMPK фосфорилирует TSC2 и Raptor по S1387 и S792. Этот процесс ингибирует путь mTOR и репрезентативную систему спасения клеток и вызывает блокировку трансляции, которая предотвращает экспрессию белка [14]. Это явление вызывает широко распространенный окислительный стресс эндоплазматического ретикулума, который сопровождается развернутой белковой реакцией, вызывающей вторичные реакции, такие как воспалительная реакция, которая реактивирует JNK3. Еще одним обоснованием для прогнозирования того, что гибель нейрональных клеток уменьшится в мозге пациентов с AD при ингибировании JNK3, является то, что гибель нейрональных клеток и снижение когнитивных функций также уменьшались в мышиной модели FAD с нокаутом JNK3 [15] (см. Рисунок 2).

2. Текущий статус разработки ингибиторов JNK.

2.1. Ингибиторы Пан-JNK

SP600125 (рис. 3) является первым известным ингибитором пан-JNK со значениями IC50 90, 40 и 40 нМ для JNK3, JNK2 и JNK1 соответственно. Это соединение было первым изученным ингибитором JNK, и понимание внутриклеточного сигнального пути JNK было расширено. Первоначально оно было разработано с использованием раковых клеток в качестве индикатора апоптотической гибели клеток, но позже это соединение проявило нейропротекторный эффект на животных моделях БП, индуцированной МФТП. Он также уменьшал нейрофибриллярное перепутывание и образование А-бляшек на животных моделях AD [16–18]. Эффективность и селективность SP600125 не привели к разработке лекарств, но это соединение заставило многих ученых считать JNK привлекательной мишенью для лекарств.

AS602801 (рис. 3) представляет собой перорально активный ингибитор пан-JNK. Значения IC50 230, 90 и 80 нМ показаны для JNK3, JNK2 и JNK1 соответственно. Он продемонстрировал значительный эффект на эндометриоз, когда его использовали в комбинированной терапии с гормонами или в качестве монотерапии на моделях павианов и грызунов. Хотя AS602801 не является селективным ингибитором, была попытка воздействовать на иммунные заболевания с помощью лечения AS602801, в отличие от SP600125. Это соединение вошло в фазу II клинических испытаний в 2012 году с эндометриозом в качестве показания [19,20].

Танзисертиб (рис. 3) является третьим перорально активным ингибитором пан-JNK со значениями IC50 6, 7 и 61 нМ для JNK3, JNK2 и JNK1 соответственно. Эффективность танзисертиба была доказана в экспериментах на животных с использованием модели легочного фиброза, индуцированного блеомицином, в качестве целевого заболевания для идиопатического легочного фиброза. Эксперименты также продемонстрировали, что он снижает выработку TNF- в модели PK-PD у крыс, индуцированной острой выработкой TNF-LPS. Он вступил во II фазу клинических испытаний с идиопатическим легочным фиброзом в качестве показания, но исследования были остановлены по неизвестным причинам [21].

2.2. Селективные ингибиторы JNK

Соединение 1 (рис. 4) представляет собой селективный ингибитор JNK3 с уровнем активности<1 nM for JNK3, 210 nM for JNK2, and 518 nM for JNK1. Unlike the pan-JNK inhibitors, it is characterized by isoform selectivity toward JNK3, which is mainly expressed in the brain. Therefore, it was developed to target Parkinson's disease [22]. Compound 2 (Figure 4) was synthesized from compound 1. It has a thiophenyl pyrazolone scaffold and selectivity for other kinases, as well as JNK1 and JNK2 isoforms. Its activity on JNK3 has an IC50 of 35 nM, and it exhibits a much better DMPK profile in vivo compared to previously reported JNK3 inhibitors (1 in Figure 4). It has also been demonstrated that this compound could be an orally available and blood-brain barrier (BBB)-penetrable [23].

Соединение 3 (рис. 4) было обнаружено посредством многоэтапного виртуального скрининга на основе структуры. Он демонстрирует IC50 40 нМ для JNK3 и 2500-кратную селективность изоформ по сравнению с JNK1 и JNK2, а также хороший профиль селективности для 398 киназ. Он также проявляет большую нейропротекторную активность против А-индуцированной клеточной токсичности в клетках SH-SY5Y по сравнению с LiCl, который является потенциальным терапевтическим агентом при AD in vitro. Исследования на животных с использованием мышей выявили улучшение способностей к обучению и памяти, а исследования основных механизмов показали, что это соединение может значительно уменьшить диффузию фибриллярных бляшек А за счет ингибирования JNK после снижения фосфорилирования белков АРР и тау в коре головного мозга и гиппокампе. [24].

Соединение 4 (рис. 4) представляет собой селективный ингибитор JNK2- и JNK3- со значениями IC50 16 нМ для JNK3, 97 нМ для JNK2 и 420 нМ для JNK1. Селективность по изоформе JNK2 не была достигнута, но соединение продемонстрировало высокую селективность по сравнению с другими семействами МАРК и изоформами JNK1. В качестве ингибитора JNK3 для лечения нейродегенеративных заболеваний это соединение проявляло благоприятную проницаемость ГЭБ [25].

3. Структурно-перспективный анализ активного сайта JNK.

3.1. Наложение кристаллических структур JNK1, JNK2 и JNK3.

Чтобы сравнить структуры JNK1 и JNK3, соединение 3 было пристыковано к JNK3 (идентификатор банка данных белков (PDB): 4WHZ). Компонент индолин-2-он расположен в шарнирной области и взаимодействует с водородом NH и карбонильным кислородом в основной цепи Met149. Азот тиазол-4-она образует водородную связь с Lys93 через водный мостик, а 2-хлорфенильная группа скрыта в гидрофобном кармане, состоящем из Ile124, Leu126, Leu144, Val145, Met146, и Leu206, который расположен на задней стороне активного сайта за привратником Met146. Met146 взаимодействует с ароматическим кольцом (в соединении 3 — 2-хлорфенильная группа) в JNK3.

Когда стыкованное положение соединения 3 с JNK3 было наложено на кристаллические структуры JNK1 (идентификатор PDB: 3PZE, 2XRW, 4QTD, 3ELJ, 4AWI и 4L7F) (рис. 5), оказалось, что каждый остаток Met108 в наблюдаемых структурах JNK1 может конфликтовать с 2-хлорфенильной группой, занимающей карман селективности, в отличие от метионина146 JNK3 [26]. Этот конфликт метионина может объяснить селективность соединения 3 в отношении JNK3 по сравнению с JNK1.

Чтобы определить, как привратник метионин108 действует в активном сайте JNK2, закрепленную позу соединения 3 наложили на три опубликованные кристаллические структуры JNK2 (идентификатор PDB: 3E7O, 7CML и 3NPC) (рис. 6). Хотя Met108 в 3E7O конфликтует с 2-хлорфенильной группой, занимающей селективный карман, Met108 из 7CML и 3NPC взаимодействует с 2-хлорфенильной группой посредством взаимодействий сера-пи, аналогично Met146 в 3E7O. активный сайт JNK3 [32]. Либо две структуры, образующие взаимодействия сера-пи, являются голоферментами без сокристаллизованных лигандов, либо сокристаллизованные лиганды уже имеют ароматические кольца, занимающие карман селективности. В кристаллической структуре соединения 4, которое обладает изоформной селективностью только в отношении JNK1, нафталиновый фрагмент имеет серу-pi-взаимодействие с остатком Met146 JNK3, а IC50 JNK2 составляет 97 нМ, что является разумным уровнем активности. В случае алисертиба, учитывая кристаллическую структуру алисертиба на JNK3 (не показана), трифторфенильная группа занимает карман селективности и взаимодействует с Met146, но активность JNK2 практически такая же, как у JNK3. Объединив эти наблюдения, мы пришли к выводу, что соединение 4 индуцирует привратник Met108 JNK2 перемещаться в достаточной степени, чтобы сформировать гидрофобный карман, аналогичный таковому в JNK3.

Поведение привратного остатка метионина146 в активном сайте JNK3 наблюдали с использованием того же метода, описанного выше (рис. 7). Группы Met146 в четырех кристаллических структурах JNK3 (ID PDB: 4WHZ, 4W4W, 3OY1, 7KSI) демонстрируют взаимодействия сера-пи с 2-хлорфенильными группами, за исключением двух кристаллических структур (ID PDB: 6EMH, 6EQ9). ), в которых сокристаллизованные лиганды не занимают гидрофобный карман [26–32]. Вызванное соединением перемещение остатков метионина в структуре JNK2 и образование гидрофобного кармана более распространены в структурах JNK3. Эта тенденция могла бы объяснить селективность изоформ JNK. Ни один из остатков Met108 в наблюдаемых кристаллических структурах JNK1 не перемещается достаточно, чтобы сформировать гидрофобный карман, но в кристаллических структурах JNK2 и JNK3 остатки метионина перемещаются достаточно, чтобы создать гидрофобные карманы с ингибиторами. Следовательно, селективность в отношении JNK1 может быть достигнута за счет заполнения гидрофобных карманов, но селективность JNK2 требует дополнительного объяснения.

3.2. Различные остатки между JNK1 и JNK3

Чтобы исследовать остатки, составляющие активный сайт JNK3, мы наблюдали последовательности остатков с 45 по 400 JNK3 и обнаружили, что остаток Leu144 существует в активном сайте в качестве элемента в кармане селективности. Leu144 образует гидрофобные взаимодействия с нафталиновым кольцом соединения 4 в кристаллической структуре JNK3 (ID PDB: 3OY1) (рис. 8a). Однако когда кристаллическая структура JNK1 (идентификатор PDB: 3PZE) накладывается на сокристаллизованный лиганд 3OY1 (рис. 8b), Ile106 существует вместо остатка Leu144 в том же месте и конфликтует с нафталиновым кольцом соединения 4. [37]. Расстояние между Leu144 в кристаллической структуре JNK3 и нафталиновым кольцом сохраняется на уровне 3,53 Å, но Ile106 из кристаллической структуры JNK1 вызывает плохой контакт с нафталиновым кольцом, поскольку он находится слишком близко на расстоянии 2,26 Å. Поскольку JNK2 также имеет Leu144 в том же месте, что и JNK3, мы можем заключить, что занятие кармана селективности не является абсолютным условием для достижения селективности для JNK1 и JNK2.

4. Функциональные группы в каждом соединении, способствующие селективности изоформ.

Чтобы определить структурные признаки соединения 1 селективного ингибитора в режиме связывания, мы подробно проанализировали сокристаллический комплекс соединения 1-JNK3 (рис. 9). В шарнирной области Met149 образуется пара водородных связей, донором водородной связи выступает NH-группа бензамида, а акцептором водородной связи выступает 2-азот в пиразольном кольце. Другая водородная связь образуется между группой мочевины и Lys93 через водный мостик, а 2-хлорфенильная группа располагается глубоко в гидрофобном кармане, образуя взаимодействие сера-пи с остатком-привратником Met146. Введение орто-замещенного хлорида кажется важным с точки зрения селективности, поскольку оно меняет угол двух колец с точки зрения конформации и заставляет фенильную группу помещаться в карман селективности [22]. Протонированный пирролидин в зоне воздействия растворителя образует водородную связь с Asn89 в верхней части активного центра. Соединение 1 демонстрирует 210-кратную селективность в отношении JNK3 по сравнению с JNK2, что намного выше, чем у других исследованных селективных ингибиторов JNK3. Водородная связь между пирролидином и Asn89 является наиболее разумным объяснением этого явления.

Аналогичное наблюдение было сделано для сокристаллической структуры соединения 2-JNK3 (рис. 10). Соединение 2 также имеет две водородные связи с Met149 в шарнирной области, образованные NH-группой амида и 2-азотом пиразольного кольца. В мочевинном фрагменте с Lys93 обнаружена дополнительная водородная связь через водный мостик. Связанная с мочевиной 2-хлорфенильная группа проявляла взаимодействие сера-пи с остатком привратника Met146 внутри селективного кармана, а замещение ортохлоридом делало это взаимодействие более благоприятным. Все эти взаимодействия были очень похожи на взаимоотношения соединения 1 с JNK3. Единственным отличием по сравнению со способом связывания соединения 1 была потеря водородных связей в компоненте воздействия растворителя, что, по-видимому, является причиной изменения активности JNK3 (от<1 nM to 35 nM) and the decrease in selectivity compared to JNK2 (from 210- to 39-fold) [23]. However, compound 2 showed a superior pharmacokinetic profile in vivo compared to compound 1. Regardless, we believe that it is advantageous to maintain the hydrogen bond donor property in the solvent exposure component for the future design of selective JNK3 inhibitors.

Способ связывания соединения 3 был исследован, чтобы выяснить причину того, почему соединение 3 проявляет 2500-кратную селективность по отношению к JNK2 (рис. 11). Для соединения 3 не была доступна сокристаллическая структура, и мы контролировали режим связывания посредством моделирования стыковки. Как показано на рисунке 5, компонент индолин-2-one расположен в шарнирной области, где имеются две водородные связи с Met149, одна водородная связь с Lys93 через водный мостик и гидрофобное взаимодействие {{11 }}хлорфенильная группа [24]. Помимо этих взаимодействий мы обнаружили, что 5-фтор индолина-2-она тесно взаимодействует с остатками Asn152 и Gln155 (расстояния 4,69 Å и 3,41 Å соответственно) посредством F-связей. Эти взаимодействия очевидны на основании различий в активности с замещением фтора и без него. Кроме того, боковая цепь Asn152 демонстрирует дипольное взаимодействие с карбонильной группой тиазол-4-она. Как F-связь, так и дипольные взаимодействия могут объяснить высокую селективность соединения 3 к JNK2.

В отличие от селективности соединения 3, мы исследовали низкую селективность соединения 4, чтобы определить способ его связывания (рис. 12). Он имеет две водородные связи в шарнирной области, а карбонильная группа триазола-3-он непосредственно образует водородную связь с Lys93, в отличие от предыдущих соединений. Нафталиновое кольцо попадает в карман селективности, образуя гидрофобные и серо-пи-взаимодействия с описанными выше остатками [25]. Хотя циклогексановая группа была заменена в компоненте воздействия растворителя, никаких дополнительных взаимодействий не наблюдалось. В заключение следует отметить, что соединения, обладающие селективностью в отношении JNK2, обычно проявляют дополнительные взаимодействия в форме водородных связей, F-связей или дипольных взаимодействий при воздействии растворителя.

5. Выводы

Нейродегенеративные заболевания, такие как БА, становятся все более серьезной социальной проблемой из-за быстрого старения населения мира. БА — это заболевание с огромными неудовлетворенными терапевтическими потребностями, требующими новых терапевтических молекулярных мишеней. Что касается новых терапевтических целей, мы исследовали N-концевую киназу c-Jun 3, которая является ключевой протеинкиназой в процессе апоптоза нейронов. JNK играет важную роль в апоптотическом процессе на конце пути МАРК, а изоформа JNK3 преимущественно экспрессируется в головном мозге. Поэтому он считается мишенью нейродегенеративных заболеваний, ключевым событием которых является апоптоз нейронов. Кроме того, поскольку JNK3 неоднократно появляется в нескольких патологических путях БА, мы считаем его многообещающей мишенью для преодоления этого заболевания.

Таким образом, был собран полный список современных ингибиторов пан-JNK и селективных ингибиторов JNK3, а также изучены способы их связывания. Селективные ингибиторы JNK3 обычно занимают гидрофобную область (Ile124, Leu126, Leu144, Val145, Met146 и Leu206), называемую карманом селективности, путем введения ароматического кольца в ингибитор JNK3, чтобы оно могло проникать в гидрофобный карман глубоко в активный центр JNK3. . Селективность в отношении изоформы JNK1 была достигнута за счет гидрофобных взаимодействий и взаимодействий сера-пи. Шесть кристаллических структур JNK1, три JNK2 и шесть кристаллических структур JNK3 были выбраны в соответствии с их разрешением для сравнения индуцированных лигандами движений остатков Met-привратника. В каждом из шести сокристаллов JNK1 метионин сталкивался с ароматическим кольцом селективного ингибитора JNK3, и ни один из сокристаллизованных лигандов не мог поместиться в гидрофобный карман. Столкновение метионина-привратника с ароматическим кольцом наблюдалось также в сокристалле JNK2, но если сокристаллизованный лиганд занимает гидрофобную область, то метионин JNK2 индуцируется лигандом и может образоваться карман.

Среди шести наблюдаемых сокристаллических структур ингибитор-JNK3 было больше случаев, когда лиганды занимали гидрофобный карман, определяющий эту селективность. Четыре сокристаллизованных лиганда занимали гидрофобный карман, а два не занимали гидрофобный карман. Хотя в зависимости от формы четырех лигандов наблюдались разные уровни занятости, все метионины образовывали гидрофобный карман.

В качестве дополнительного объяснения остатков, составляющих гидрофобный карман глубоко в активном центре, существует разница между Leu JNK3 и Ile JNK1. В отличие от относительно короткого Leu, остаток Ile в JNK1 предотвращает попадание ароматических колец среднего и большого размера в гидрофобный карман.

Поскольку остаток лейцина расположен в гидрофобном кармане JNK2, а также JNK3, ароматическое кольцо в гидрофобной области не оказывает существенного влияния на селективность по сравнению с JNK2. По этим результатам видно, что для достижения селективности изоформы к JNK2 необходимы дополнительные элементы, и можно понять, что пока не так много ингибиторов, преодолевших это препятствие.
Что касается структур селективных ингибиторов JNK3, которые также являются селективными в отношении JNK2, было обнаружено, что все они демонстрируют дополнительное связывание в фрагменте, подвергающемся воздействию растворителя. Селективный ингибитор JNK3, а именно соединение 1 (рис. 9), образует Н-связь между протонированным пирролидином и Asn89, а другой селективный ингибитор JNK3, а именно соединение 3, также образует F-связь между фтором, замещенным в индолине{{11 }}одна группа и Asn152/Gln155. Все эти связи представляют собой дополнительные взаимодействия в зоне воздействия растворителя. Кроме того, карбонильная группа тиазол-4-она в соединении 3 оказалась близка к остатку Asn152, что было предсказано как дипольное взаимодействие.

Как только селективность изоформ будет достигнута, предстоит преодолеть еще множество препятствий. Прежде всего, из-за сходства АТФ-связывающих карманов, на которые нацелено большинство ингибиторов протеинкиназ, должна быть предпочтительно достигнута общая селективность в отношении протеинкинома, отличного от JNK1/2. Во-вторых, потребуется высокая эффективность, поскольку концентрация терапевтических средств в организме должна конкурировать с АТФ, которая присутствует в клетках в миллимолярном диапазоне. В-третьих, потребуется проникновение ГЭБ без возникновения серьезных побочных эффектов, что является самой сложной задачей, поскольку БА, болезнь, которую мы пытаемся победить, является хроническим заболеванием, и для длительного лечения необходимы терапевтические средства. Поэтому при показаниях с таким длительным периодом дозирования очень важным вопросом становится широкий профиль безопасности. Хотя разработка ингибиторов JNK3 для лечения нейродегенеративных заболеваний пока не увенчалась успехом, становится ясно, что JNK3 является многообещающей терапевтической мишенью.

JNK3 привлекает все больше и больше внимания в качестве терапевтической мишени при БА. Эти характеристики следует учитывать при разработке новых ингибиторов JNK3, которые в ближайшее время могут способствовать разработке мощных и селективных ингибиторов JNK3 для лечения БА.

Финансирование:

Это исследование финансировалось за счет грантов Национального исследовательского фонда Кореи NRF-2020R1A6A1A03042854 (Центр протеинопатии) и NRF-2021R1A2C2007159 (Дж.-М. Ха).

Заявление Институционального наблюдательного совета:

Непригодный.
Заявление об информированном согласии:

Непригодный.

Конфликт интересов:

Авторы не заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Рекомендации

1. Бернетт, Г.; Кеннеди, Е.П. Ферментативное фосфорилирование белков. Ж. Биол. хим. 1954, 211, 969–980. [Перекрестная ссылка]

2. Управление по контролю за продуктами и лекарствами США. Доступно онлайн: https://www.fda.gov/drugs/drug-approvals-and-databases/compilationcder-new-molecular-entity-nme-drug-and-new-biologic-approvals (по состоянию на 14 сентября 2021 г.).

3. Фикарро, С.Б.; Макклелланд, ML; Стукенберг, ПТ; Берк, диджей; Росс, ММ; Шабановиц, Дж.; Хант, DF; Уайт, Ф.М. Анализ фосфопротеома методом масс-спектрометрии и его применение к Saccharomyces cerevisiae. Нат. Биотехнология. 2002, 20, 301–305. [Перекрестная ссылка]

4. Коэн, П. Регуляция функции белка путем многосайтового фосфорилирования — обновленная информация за 25- год. Тенденции биохимии. наук. 2000, 25, 596–601. [Перекрестная ссылка]

5. Роскоски, Р.Дж. Свойства низкомолекулярных ингибиторов протеинкиназы, одобренных FDA: обновленная информация на 2021 год. Фармакол. Рез. 2021, 165, 105463. [CrossRef]

6. Мюллер С.; Чайкуад, А.; Грей, Н.С.; Кнапп, С. Все подробности разработки селективных ингибиторов киназ. Нат. хим. Биол. 2015, 11, 818–821. [Перекрестная ссылка]

7. Коэн, П.; Алесси, доктор медицинских наук Открытие препарата Киназа. Что дальше в этой области? АКС хим. Биол. 2013, 8, 96–104. [Перекрестная ссылка]

8. Малый, ДХ; Каппай, Р. Алоис Альцгеймер и болезнь Альцгеймера: перспектива столетия. Дж. Нейрохим. 2006, 99, 708–710. [Перекрестная ссылка] [PubMed]

9. Николс, Э.; Секе, CEI; Волсет, SE; Аббаси, Н.; Абдаллах, Ф.; Абдела, Дж.; Айчур, MTE; Акиниеми, RO; Алахдаб, Ф.; Асгедом, Юго-Запад; и другие. Глобальное, региональное и национальное бремя болезни Альцгеймера и других деменций, 1990–2016 гг.: систематический анализ для исследования глобального бремени болезней, 2016 г. Lancet Neurol. 2019, 18, 88–106. [Перекрестная ссылка]

10. Дериард, Б.; Хиби, М.; Ву, И.Х.; Барретт, Т.; Су, Б.; Дэн, Т.; Карин, М.; Дэвис, Р.Дж. JNK1: протеинкиназа, стимулируемая УФ-светом и Ha-Ras, которая связывает и фосфорилирует домен активации c-Jun. Cell 1994, 76, 1025–1037. [Перекрестная ссылка]

11. Джонсон, Г.Л.; Накамура, К. Путь c-jun киназы/активируемый стрессом: регуляция, функции и роль в заболеваниях человека. Биохим. Биофиз. Акта Мол. Сотовые Рез. 2007, 1773, 1341–1348. [Перекрестная ссылка] [PubMed]

12. Окадзава, Х.; Эстус, С. Каскад JNK/c-Jun и болезнь Альцгеймера. Являюсь. Дж. Альцгеймер Дис. Другой Демент. 2002, 17, 79–88. [Перекрестная ссылка]

13. Брукнер, СР; Таммариелло, СП; Куан, Калифорния; Флавелл, РА; Ракич, П.; Эстус, S. JNK3 способствует активации c-Jun и апоптозу, но не окислительному стрессу в симпатических нейронах, лишенных фактора роста нервов. Дж. Нейрохим. 2001, 78, 298–303. [Перекрестная ссылка]

14. Гвинн, Д.М.; Шекелфорд, Д.Б.; Иган, DF; Михайлова, М.М.; Мери, А.; Васкес, Д.С.; Терк, Бельгия; Шоу, Р. Дж. Фосфорилирование AMPK хищника опосредует метаболическую контрольную точку. Мол. Cell 2008, 30, 214–226. [Перекрестная ссылка]

15. Юн, СО; Парк, диджей; Рю, Джей Си; Озер, Х.Г.; Теп, К.; Шин, YJ; Лим, TH; Пасторино, Л.; Кунвар, AJ; Уолтон, Джей Си; и другие. JNK3 усиливает метаболический стресс, вызванный пептидами A. Нейрон 2012, 75, 824–837. [Перекрестная ссылка]

For more information:1950477648nn@gmail.com