Σχεδιασμός, σύνθεση και μελέτη αναστολέων της εκκριτικής φωσφολίπασης Α2 με πιθανή δράση κατά της αθηροσκλήρωσης

Abstract

Secreted phospholipase A2 (sPLA2) is a family of enzymes that catalyze thehydrolysis of membrane phospholipids at the sn-2 position. The products ofthis reaction are unsaturated fatty acids, which amplify the production of preinflammatorymediators. Group IIA sPLA2 has long been an important targetfor medicinal chemists as it has been related with inflammation since it wasidentified in 1989. GIIA sPLA2 is highly expressed in synovial cells, while itsconcentration increases in the plasma of patients who suffer from coronaryartery disease, making it a useful tool for prognostic purposes. Kokotos group has developed novel 2-oxoamides inhibitors against variousPLA2s. Recently, a 2-oxoamide derivative based on (S)-leucine GK126 hasshown potent inhibitory activity against GIIA sPLA2. Herein, the design of newpotent inhibitors using GK126 as lead is described. Molecular dockingsimulations of the new compounds performed using the docking programGOLD 5.2. According to additional docking experiments with MAESTRO andSYBYL docking programs, GOLD was found to be the most suitable to run thesimulations of these compounds. The derivatives presenting the mostpromising docking results were synthesized and their inhibitory activity wasevaluated by in vitro studies. The 2-oxoamide derivative of (S)-valine showeda potent and selective inhibitory activity. Thus, molecular dynamic simulationsusing AMBER12 were also performed to further study its binding mode.In addition, new coumarin and quinolinone derivatives were designed startingfrom the structure of known indole inhibitors of GIIA sPLA2. Molecular dockingsimulations of these derivatives in GOLD showed that some of them could bind effectively on the active side of the enzyme and they represent new synthetic targets.

Οι εκκριτικές φωσφολιπάσες (sPLA2) είναι μία οικογένεια ενζύμων τα οποία έχουν ως κύριο ρόλο την υδρόλυση των φωσφολιπιδίων της κυτταρικής μεμβράνης στην θέση sn-2. Τα προϊόντα της καταλυτικής τους δράσης είναι ακόρεστα λιπαρά οξέα, τα οποία μέσω διαφόρων βιολογικών οδών παράγουν βιολογικά ενδιάμεσα που σχετίζονται με την εμφάνιση φλεγμονωδών νοσημάτων. Μεταξύ των μελών της οικογένειας, η ομάδα ΙΙA (GIIA sPLA2)παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον καθώς έχει συσχετισθεί με τη δημιουργία της φλεγμονής από τότε που ταυτοποιήθηκε (1989). Εμφανίζεται σε μεγάλη συγκέντρωση στα αρθρικά κύτταρα καθώς και στο πλάσμα των ασθενών με στεφανιαία νόσο. Για το λόγο αυτό, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως μέσω για την πρόβλεψη τέτοιων ασθενειών. Στο εργαστήριο του καθηγητή Γ. Κόκοτου έχει συντεθεί μια σειρά ενώσεων που φέρουν την χαρακτηριστική 2-οξοαμιδική ομάδα και έχουν δράση έναντι διαφόρων μελών των φωσφολιπασών Α2. Πρόσφατα, ένα 2-οξοαμιδικό παράγωγο της (S)-λευκίνης GK126 έδειξε ισχυρή ανασταλτική δράση έναντι της GIIA sPLA2. Στην παρούσα εργασία, η δομή αυτής της ένωσης χρησιμοποιήθηκε για τον σχεδιασμό νέων ενώσεων με πιθανή ανασταλτική δράση έναντι του ενζύμου. Πειράματα προσομοίωσης της μοριακής πρόσδεσης αυτών των ενώσεων, πραγματοποιήθηκαν με τη βοήθεια του προγράμματος GOLD 5.2. Το πρόγραμμα GOLD επιλέχθηκε ως καταλληλότερο για αυτές τις ενώσεις εφόσον είχαν προηγηθεί συγκριτικά πειράματα προσομοίωσης γνωστών αναστολέων με τα προγράμματαMAESTRO και Sybyl. Οι ενώσεις που είχαν ευνοϊκά αποτελέσματα στα insilico πειράματα, συντέθηκαν και η δράση τους αξιολογήθηκε in vitro. Το 2-οξοαμιδικό παράγωγο της (S)-βαλίνης είχε ισχυρή και εκλεκτική ανασταλτική δράση έναντι της GIIA sPLA2. Για το λόγο αυτό, ο τρόπος πρόσδεσης της ένωσης μελετήθηκε σε πειράματα προσομοίωσης της μοριακής δυναμικής με τη βοήθεια του προγράμματος AMBER12.Επίσης, στα πλαίσια της παρούσης εργασίας μελετήθηκε η πιθανή ανασταλτική δράση των παραγώγων της κουμαρίνης και της κινολινόνης. Τα παράγωγα αυτά σχεδιάστηκαν με βάση τη δομή γνωστών ινδολικών αναστολέων της GIIA sPLA2. Πειράματα προσομοίωσης της μοριακής πρόσδεσης στο ενεργό κέντρο του ενζύμου πραγματοποιήθηκαν με τις δομές των νέων υποψήφιων αναστολέων. Τα πειράματα αυτά έγιναν με την βοήθεια του προγράμματος GOLD. Από τα αποτελέσματα προέκυψαν ενώσεις, οι οποίες μπορεί να αποτελέσουν νέους συνθετικούς στόχους.