Structure − Activité étude des acides dihydrocinnamiques et découverte de l’agoniste puissant FFA1 (GPR40) TUG-469

Structure − Activité étude des acides dihydrocinnamiques et découverte de l’agoniste puissant FFA1 (GPR40) TUG-469

Avec environ 285 millions de cas dans le monde et un 480 millions de cas attendus d’ici 2030, le diabète représente une menace pour l’économie et le bien-être humain, et le développement de thérapies améliorées est urgent.1,2 Récemment, le récepteur GPR40, maintenant renommé en FFA1,3 s’est avéré être activé par le milieu – et les acides gras à longue chaîne, à être fortement exprimé sur les cellules pancréatiques, et à potentialiser la sécrétion d’insuline stimulée par le glucose (GSIS) .4 − 6 FFA1 est également présent dans les cellules endocrines du tractus gastro-intestinal et a été rapporté comme médiateur de la sécrétion stimulée d’acide gras libre (AGL) de GLP-1 et GIP.7 Ainsi, le récepteur semble agir comme un important capteur de nutriments et régulateur métabolique et stimuler la sécrétion d’insuline par action directe sur le &#x003b2 ; -cells et peut-être aussi je ndirectement via le système incretin. La FFA1 présente un intérêt considérable en tant que nouvelle cible pour le traitement du diabète de type 2 (DT2) puisque la sécrétion d’insuline est favorisée sans le risque associé d’hypoglycémie.8,9FFAs sont connus depuis longtemps pour potentialiser GSIS, mais ils sont également liés au dysfonctionnement de la cellule, et on ne sait pas encore si FFA1 médiatise un de ces effets ou les deux. Alors que certaines études avec des souris déficientes en FFA1 indiquent que les deux effets ont été médiés par le récepteur et que les antagonistes FFA1 peuvent donc présenter un intérêt thérapeutique pour le DT2, d’autres études ont confirmé la potentialisation du GSIS mais n’ont trouvé aucune preuve d’effets lipotoxiques13. 14 Tan et ses collaborateurs ont démontré qu’un agoniste sélectif de la FFA1 (composé B, Figure 1) continuait à promouvoir le GSIS sans signe de lipotoxicité après administration chronique, contrairement aux acides gras qui entraînaient une altération de la sécrétion d’insuline. 15 Ce résultat est également soutenu par plusieurs autres études récentes.16 − 18 Ainsi, bien que la question soit encore controversée, la plupart des preuves soutiennent actuellement agonistes FFA1 comme prometteurs pour le traitement de T2D.Figure 1Thiazolidinedione et agonistes de l’acide dihydrocinnamique FFA1. 15, 19, 22, 23, Les FFA saturés et insaturés avec plus de 10 atomes de carbone agissent comme agonistes sur FFA1.4. 6,8,9 La capacité de FFA1 à stimuler l’insuline secrète n à des niveaux élevés de glucose ont attiré l’attention immédiate, et plusieurs séries d’agonistes de FFA1 ainsi que certains antagonistes ont été décrites depuis, dont beaucoup contiennent l’acide dihydrocinnamique para-substitué ou le groupement thiazolidinedione correspondant (figure 11). 15,19 − 27 Ici, nous décrivons les études d’activité de structure autour du composé principal 1 et les acides dihydrocinnamiques para-substitués, qui ont abouti à l’identification de l’agoniste puissant 29 (TUG-469) .Il a été découvert dans 2003 que plusieurs thiazolidinedione PPAR γ agonistes, y compris le médicament antidiabétique rosiglitazone (Figure 1), possèdent également une activité agoniste FFA1. En supposant que les thiazolidinediones et les FFA partagent un site de liaison commun au sein de FFA1, qui a maintenant été confirmé, 28 nous avons inclus structural informations provenant des agonistes thiazolidinedione dans la conception d’une petite bibliothèque d’acides carboxyliques pour imiter les acides gras contraints dans la recherche d’agonistes FFA1 plus puissants et sélectifs. La bibliothèque, composée de composés commerciaux et facilement synthétisés, a donné lieu à plusieurs composés actifs, y compris les deux coups exceptionnels TUG-14, qui a été optimisé pour TUG-424 (figure ​ (figure 11), 23 et TUG-20 (1) La description de GW9508 et des composés apparentés par GSK a attiré notre attention sur l’unité de liaison centrale, et nous avons cherché à savoir si le linker méthylèneoxy ou méthylèneamino était préféré. Les analogues de biaryle ont été préparés par couplage de Suzuki de l’halobenzyloxy ester correspondant ou de l’halobenzylamino acide libre en utilisant un protocole pratique avec du Pd (OAc) 2 et du K2CO3 dans du PEG-400 à l’air libre. le benzofurane contraint 8 est décrit dans le Schéma 2.Scheme 1Scheme 2 Le remplacement de l’oxygène central de 1 par un azote (2) a produit un composé avec une activité quelque peu réduite dans le test de mobilisation de calcium (Tableau 1). étaient intéressés à sonder si le − CH2X − le lieur n’a fonctionné qu’en tant qu’espaceur flexible entre les noyaux benzéniques central et terminal; ainsi, les composés 3 et 4 avec des lieurs inversés ont été synthétisés et évalués. Les deux composés se sont avérés plus d’un ordre de grandeur moins puissant que les 1 et 2 correspondants, indiquant un rôle clé du lieur. Le remplacement de l’hétéroatome central par un groupe méthylène (5) produit une queue hydrocarbonée pure ressemblant plus étroitement aux ligands FFA endogènes. Malgré l’augmentation de la lipophilie, le composé s’est avéré être significativement moins puissant que 1 et 2, indiquant que les linkers méthylèneoxy et méthylèneamino jouent des rôles spécifiques dans la reconnaissance du site de liaison au récepteur par les ligands. Un substituant méthyle sur le lieur méthylèneoxy (6) a entraîné une perte significative d’activité, tout comme un substituant iodo sur l’anneau central vicinal au benzyloxy (7). Tableau 1Exploration du lieur central et contraintes conformationnellesL’effet spécifique des lieurs centraux pourrait Cela peut être dû à des interactions de liaisons hydrogène, à des effets conformationnels ou à des effets globaux sur le moment dipolaire. L’analyse conformationnelle a révélé que le méthylèneoxy (1) et en particulier le méthylèneamino (2) sont préférentiellement orientés dans le plan du cycle benzénique central, alors que les linkers inversés (3 et 4) et le linker éthylénique (5) sont préférentiellement orthogonaux à le benzène central. Le dérivé de benzofurane 8 (Schéma 2), conçu comme un analogue planaire contraint de 1, s’est avéré presque un ordre de grandeur moins actif mais démontre toujours que la poche de liaison de récepteur peut accommoder la conformation avec le groupe phényle prolongé dans le plan du bague.Notamment, le remplacement du méthylèneoxy ou du méthylèneamino flexible par un alcyne (9) entraîne une augmentation significative de la puissance jusqu’à pEC50 = 6,70 et confirme que la poche de liaison peut accueillir la molécule complètement étendue.23Un criblage initial de l’anneau terminal avec des substituants bromo ( 10 − 13) ont démontré que la substitution est tolérée dans toutes les positions et préférée dans la méta-position, alors que l’analogue 3-nitrile polaire (14) indique que le méta-substituant devrait être non polaire pour augmenter la puissance (tableau 2). Le 3-CF3 non polaire a en effet produit une amélioration significative des analogues 15 et 16. Tableau 2 Le 4-benzyloxy substitué et les 4-benzylamino-dihydrocinnamiques GW9508 sont au centre de la série et ont été inclus pour permettre une comparaison directe dans les mêmes conditions19. a aussi synthétisé l’agoniste FFA1 de thiazolidinedione puissant divulgué par Merck (composé B) pour comparer directement nos composés à un avec l’efficacité établie dans les modèles animaux.15,25Contrairement aux composés avec de plus petits substituants de benzyle pour lesquels les analogues méthylèneoxy étaient plus puissants (1/2 , 12/13 et 16/15), l’analogue méthylèneoxy de GW9508 (17), portant un substituant méta-phénoxy plus grand, s’est avéré moins puissant que GW9508. Comme prévu, les analogues para-phénoxy correspondants 18 et 19 ont montré une activité plus faible. Toutes les paires N / O des composés ortho-, méta- et para-biphényle (20 Ȣ 25) ont été synthétisées et testées, confirmant la méta-position en tant que lieur généralement préféré et le lieur méthylèneamino comme préféré pour les plus grands substituants aromatiques , ce qui est avantageux car le lieur méthylèneamino produit moins de composés lipophiles, en moyenne avec des unités logarithmiques calculées inférieures à celles des composés méthylèneoxy correspondants. Un substituant 2-méthyle sur le méta-phényle (28 et 29) a entraîné une augmentation supplémentaire importante de l’activité pour les deux lieurs, tandis que le substituant 4-méthyle correspondant (26 et 27) a plutôt diminué l’activité. Les composés 2-méthoxy 30 et 31 présentent des activités très proches des 22 et 23 non substitués, ce qui suggère que l’activité accrue de 28 et 29 pourrait être une conséquence d’une lipophilie accrue et d’un ajustement étroit autour du 2-méthyle dans le site de liaison. l’efficacité (LE) reflète la contribution de chaque atome non hydrogène à l’activité d’un composé et est devenue une mesure largement acceptée pour éviter les molécules surdimensionnées du processus d’optimisation.29 Bien que LE a chuté de 0.46 pour 1 à 0.41 pour 29 (Tableaux 1 et Le composé principal 1, GW9508, et l’analogue de méthylèneoxy le plus puissant 28 et l’analogue de méthylèneamine 29 ont été testés dans un essai de redistribution dynamique de masse (DMR) pour obtenir des profils de réponse cellulaire intégrés. de cellules transfectées FFA1.30 Dose − courbes de réponse des dosages DMR (Figure ​ (Figure2) 2) donnent des valeurs pEC50 qui correspondent bien aux données de calcium (Tableau 2) .Figure 2DMR analyse de FFA1 nistes traumatique. (a) les cellules 1321N1 transfectées par hFFA1 ont été soumises à des concentrations de 29 (n ° 2 0003e; 2) indiquées, et le décalage de longueur d’onde (pm) a été suivi dans le temps comme mesure de l’activation du récepteur. (b) Dose − réponse … Aucun des composés n’a une activité significative sur les récepteurs apparentés FFA2 (GPR43) ou FFA3 (GPR41). Parce que la cible antidiabétique PPAR, comme FFA1, est activée par les acides gras et les thiazolidinediones, il est raisonnable de s’attendre à ce que les ligands de FFA1 puissent également posséder PPAR γ activité. La plupart des composés se sont avérés présenter PPAR γ activité agoniste à 100 μ M (tableaux 1 et 2), mais aucun ne montre une activité significative à 1 μ M, et tous les composés sont 100 fois sélectifs pour les acides carboxyliques FFA1.Being et liés à FFA, il est naturel de s’attendre à ce que les composés se lient fortement à la sérumalbumine. Les activités de 29 et 28 en tant qu’agonistes de FFA1 n’ont cependant été que modérément affectées par des quantités croissantes de BSA, avec des valeurs de pEC50 de 7,83 ± 0,04 et 7,09 ± 0,04, respectivement, en présence de 0,05% de BSA et de 7,35 ± 0,03 et 6,25 ± 0,03 avec 0,5% de BSA. L’effet de 29 sur la sécrétion d’insuline a été examiné dans la lignée cellulaire de rat INS-1E. Le glucose (12 mM) a stimulé la sécrétion d’insuline 2,7 fois et 29 était capable d’amplifier le GSIS de 55% mais n’a pas affecté la sécrétion d’insuline à de faibles concentrations de glucose (Figure 33). Figure 3 Effet de 29 sur la sécrétion d’insuline le rat pancréatique INS-1E β -cells à des concentrations basales et stimulantes de glucose.Sont affichées sont des valeurs moyennes ± SEMs (n = 3) .L’indérisk indique la signification de glucose 12mM (p < 0.001) En conclusion, la structure et les relations d'activité des agonistes FFA1 de l'acide dihydrocinnamique para-substitué ont été explorées en mettant l'accent sur le segment de liaison central et le noyau aromatique terminal.Les résultats indiquent que le lieur méthylèneoxy central est préféré pour les composés ayant de petits substituants sur le phényle terminal, tandis que le lieur méthylèneamino semble être préféré pour les composés ayant des substituants aromatiques plus grands. L'effort a converti le composé de tête initial 1 en l'agoniste puissant et sélectif 29, un composé étroitement apparenté à GW9508, tout en maintenant LE > 0,4 kcal / mol par atome non hydrogène. Une activité élevée dans le test DMR sans étiquette, une tolérance satisfaisante à la BSA, une sélectivité élevée par rapport aux récepteurs pertinents, et la capacité confirmée à augmenter le GSIS dans une lignée de cellules pancréatiques indiquent que 29 a un potentiel de développement ultérieur et sera

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