RU2752531C1 - Specific peptide inhibitors of cysteine cathepsins - Google Patents
Specific peptide inhibitors of cysteine cathepsins Download PDFInfo
- Publication number
- RU2752531C1 RU2752531C1 RU2020119551A RU2020119551A RU2752531C1 RU 2752531 C1 RU2752531 C1 RU 2752531C1 RU 2020119551 A RU2020119551 A RU 2020119551A RU 2020119551 A RU2020119551 A RU 2020119551A RU 2752531 C1 RU2752531 C1 RU 2752531C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cysteine cathepsins
- fmk
- cathepsins
- cysteine
- activity
- Prior art date
Links
- 102000005600 Cathepsins Human genes 0.000 title claims abstract description 48
- 108010084457 Cathepsins Proteins 0.000 title claims abstract description 48
- 108090000765 processed proteins & peptides Proteins 0.000 title claims abstract description 40
- 235000018417 cysteine Nutrition 0.000 title claims abstract description 37
- XUJNEKJLAYXESH-UHFFFAOYSA-N cysteine Natural products SCC(N)C(O)=O XUJNEKJLAYXESH-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 37
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 20
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 14
- HKIPCXRNASWFRU-UHFFFAOYSA-N 1,3-difluoropropan-2-one Chemical group FCC(=O)CF HKIPCXRNASWFRU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 239000003814 drug Substances 0.000 claims abstract description 11
- 230000002797 proteolythic effect Effects 0.000 claims abstract description 9
- 150000001413 amino acids Chemical group 0.000 claims abstract description 6
- BULLHNJGPPOUOX-UHFFFAOYSA-N chloroacetone Chemical compound CC(=O)CCl BULLHNJGPPOUOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 125000002777 acetyl group Chemical group [H]C([H])([H])C(*)=O 0.000 claims abstract description 4
- 125000001584 benzyloxycarbonyl group Chemical group C(=O)(OCC1=CC=CC=C1)* 0.000 claims abstract description 3
- UYWQUFXKFGHYNT-UHFFFAOYSA-N phenylmethyl ester of formic acid Natural products O=COCC1=CC=CC=C1 UYWQUFXKFGHYNT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 125000006239 protecting group Chemical group 0.000 claims abstract description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 5
- 201000010099 disease Diseases 0.000 claims description 3
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 claims description 3
- 230000001629 suppression Effects 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 11
- 102000004196 processed proteins & peptides Human genes 0.000 abstract description 10
- 229940079593 drug Drugs 0.000 abstract description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 7
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 abstract description 5
- 208000005623 Carcinogenesis Diseases 0.000 abstract description 2
- 230000036952 cancer formation Effects 0.000 abstract description 2
- 231100000504 carcinogenesis Toxicity 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 13
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 12
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 12
- 229940088598 enzyme Drugs 0.000 description 12
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 11
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 9
- 108010076667 Caspases Proteins 0.000 description 8
- 102000011727 Caspases Human genes 0.000 description 7
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 7
- 210000004881 tumor cell Anatomy 0.000 description 7
- 102000004225 Cathepsin B Human genes 0.000 description 6
- 108090000712 Cathepsin B Proteins 0.000 description 6
- 102000004172 Cathepsin L Human genes 0.000 description 6
- 108090000624 Cathepsin L Proteins 0.000 description 6
- 102000005927 Cysteine Proteases Human genes 0.000 description 6
- 108010005843 Cysteine Proteases Proteins 0.000 description 6
- 238000011161 development Methods 0.000 description 6
- 102000035195 Peptidases Human genes 0.000 description 5
- 108091005804 Peptidases Proteins 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 5
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 5
- GLNDAGDHSLMOKX-UHFFFAOYSA-N coumarin 120 Chemical compound C1=C(N)C=CC2=C1OC(=O)C=C2C GLNDAGDHSLMOKX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 4
- 235000019833 protease Nutrition 0.000 description 4
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 4
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 102000005593 Endopeptidases Human genes 0.000 description 3
- 108010059378 Endopeptidases Proteins 0.000 description 3
- 208000008839 Kidney Neoplasms Diseases 0.000 description 3
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 3
- 241000209140 Triticum Species 0.000 description 3
- 235000021307 Triticum Nutrition 0.000 description 3
- 230000006907 apoptotic process Effects 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 3
- 239000007850 fluorescent dye Substances 0.000 description 3
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 3
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 3
- 210000003712 lysosome Anatomy 0.000 description 3
- 230000001868 lysosomic effect Effects 0.000 description 3
- UPSFMJHZUCSEHU-JYGUBCOQSA-N n-[(2s,3r,4r,5s,6r)-2-[(2r,3s,4r,5r,6s)-5-acetamido-4-hydroxy-2-(hydroxymethyl)-6-(4-methyl-2-oxochromen-7-yl)oxyoxan-3-yl]oxy-4,5-dihydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-3-yl]acetamide Chemical compound CC(=O)N[C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@H]1O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](NC(C)=O)[C@H](OC=2C=C3OC(=O)C=C(C)C3=CC=2)O[C@@H]1CO UPSFMJHZUCSEHU-JYGUBCOQSA-N 0.000 description 3
- 239000008194 pharmaceutical composition Substances 0.000 description 3
- 235000018102 proteins Nutrition 0.000 description 3
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 3
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- SUNMBRGCANLOEG-UHFFFAOYSA-N 1,3-dichloroacetone Chemical class ClCC(=O)CCl SUNMBRGCANLOEG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 2
- 102000018389 Exopeptidases Human genes 0.000 description 2
- 108010091443 Exopeptidases Proteins 0.000 description 2
- 102000010834 Extracellular Matrix Proteins Human genes 0.000 description 2
- 108010037362 Extracellular Matrix Proteins Proteins 0.000 description 2
- 102000043131 MHC class II family Human genes 0.000 description 2
- 108091054438 MHC class II family Proteins 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- MIFGOLAMNLSLGH-QOKNQOGYSA-N Z-Val-Ala-Asp(OMe)-CH2F Chemical compound COC(=O)C[C@@H](C(=O)CF)NC(=O)[C@H](C)NC(=O)[C@H](C(C)C)NC(=O)OCC1=CC=CC=C1 MIFGOLAMNLSLGH-QOKNQOGYSA-N 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 239000000427 antigen Substances 0.000 description 2
- 239000002246 antineoplastic agent Substances 0.000 description 2
- 229940041181 antineoplastic drug Drugs 0.000 description 2
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 description 2
- 230000005779 cell damage Effects 0.000 description 2
- 230000030833 cell death Effects 0.000 description 2
- 208000037887 cell injury Diseases 0.000 description 2
- 239000013553 cell monolayer Substances 0.000 description 2
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 210000002744 extracellular matrix Anatomy 0.000 description 2
- 230000005714 functional activity Effects 0.000 description 2
- 230000035876 healing Effects 0.000 description 2
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 description 2
- 230000009545 invasion Effects 0.000 description 2
- 239000003446 ligand Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 229940124597 therapeutic agent Drugs 0.000 description 2
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 description 2
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 2
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 2
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000004400 Aminopeptidases Human genes 0.000 description 1
- 108090000915 Aminopeptidases Proteins 0.000 description 1
- 102000005367 Carboxypeptidases Human genes 0.000 description 1
- 108010006303 Carboxypeptidases Proteins 0.000 description 1
- 208000024172 Cardiovascular disease Diseases 0.000 description 1
- 229940123169 Caspase inhibitor Drugs 0.000 description 1
- 229940123329 Cathepsin B inhibitor Drugs 0.000 description 1
- 102000029816 Collagenase Human genes 0.000 description 1
- 108060005980 Collagenase Proteins 0.000 description 1
- 102000015833 Cystatin Human genes 0.000 description 1
- KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N EDTA Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101000898449 Homo sapiens Cathepsin B Proteins 0.000 description 1
- 206010061218 Inflammation Diseases 0.000 description 1
- CKLJMWTZIZZHCS-REOHCLBHSA-N L-aspartic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CC(O)=O CKLJMWTZIZZHCS-REOHCLBHSA-N 0.000 description 1
- 241000124008 Mammalia Species 0.000 description 1
- 241000579835 Merops Species 0.000 description 1
- 206010027476 Metastases Diseases 0.000 description 1
- 208000012902 Nervous system disease Diseases 0.000 description 1
- 208000025966 Neurological disease Diseases 0.000 description 1
- 208000008589 Obesity Diseases 0.000 description 1
- 108700020796 Oncogene Proteins 0.000 description 1
- 208000035109 Pneumococcal Infections Diseases 0.000 description 1
- 239000012980 RPMI-1640 medium Substances 0.000 description 1
- 206010038389 Renal cancer Diseases 0.000 description 1
- 230000006052 T cell proliferation Effects 0.000 description 1
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 1
- 230000002152 alkylating effect Effects 0.000 description 1
- 235000001014 amino acid Nutrition 0.000 description 1
- 229940024606 amino acid Drugs 0.000 description 1
- 230000033115 angiogenesis Effects 0.000 description 1
- 230000000259 anti-tumor effect Effects 0.000 description 1
- 102000036639 antigens Human genes 0.000 description 1
- 108091007433 antigens Proteins 0.000 description 1
- 229940009098 aspartate Drugs 0.000 description 1
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- YUWXKRSSYDWIAS-HLNXFCLESA-N benzyl n-[(2s,8s)-4,6-difluoro-3,5,7-trioxo-8-(n-phenylmethoxycarbonylanilino)nonan-2-yl]-n-phenylcarbamate Chemical compound C=1C=CC=CC=1N([C@@H](C)C(=O)C(F)C(=O)C(F)C(=O)[C@H](C)N(C(=O)OCC=1C=CC=CC=1)C=1C=CC=CC=1)C(=O)OCC1=CC=CC=C1 YUWXKRSSYDWIAS-HLNXFCLESA-N 0.000 description 1
- 238000002306 biochemical method Methods 0.000 description 1
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 229920001222 biopolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000012888 bovine serum Substances 0.000 description 1
- 201000011510 cancer Diseases 0.000 description 1
- 230000021164 cell adhesion Effects 0.000 description 1
- 230000009087 cell motility Effects 0.000 description 1
- 238000007385 chemical modification Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 229960002424 collagenase Drugs 0.000 description 1
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 1
- 230000001268 conjugating effect Effects 0.000 description 1
- 108050004038 cystatin Proteins 0.000 description 1
- 125000000151 cysteine group Chemical group N[C@@H](CS)C(=O)* 0.000 description 1
- 210000000172 cytosol Anatomy 0.000 description 1
- 230000001086 cytosolic effect Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- FMGSKLZLMKYGDP-USOAJAOKSA-N dehydroepiandrosterone Chemical compound C1[C@@H](O)CC[C@]2(C)[C@H]3CC[C@](C)(C(CC4)=O)[C@@H]4[C@@H]3CC=C21 FMGSKLZLMKYGDP-USOAJAOKSA-N 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- LOKCTEFSRHRXRJ-UHFFFAOYSA-I dipotassium trisodium dihydrogen phosphate hydrogen phosphate dichloride Chemical compound P(=O)(O)(O)[O-].[K+].P(=O)(O)([O-])[O-].[Na+].[Na+].[Cl-].[K+].[Cl-].[Na+] LOKCTEFSRHRXRJ-UHFFFAOYSA-I 0.000 description 1
- AFOSIXZFDONLBT-UHFFFAOYSA-N divinyl sulfone Chemical compound C=CS(=O)(=O)C=C AFOSIXZFDONLBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003937 drug carrier Substances 0.000 description 1
- 238000003003 empirical scoring function Methods 0.000 description 1
- 229940066758 endopeptidases Drugs 0.000 description 1
- 210000001163 endosome Anatomy 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 1
- 102000053907 human CTSB Human genes 0.000 description 1
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 1
- 230000004054 inflammatory process Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000008611 intercellular interaction Effects 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 201000010982 kidney cancer Diseases 0.000 description 1
- 238000012417 linear regression Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 1
- 230000002132 lysosomal effect Effects 0.000 description 1
- 230000008824 lysosomal permeabilization Effects 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000009401 metastasis Effects 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 108091005601 modified peptides Proteins 0.000 description 1
- 238000003032 molecular docking Methods 0.000 description 1
- 230000004899 motility Effects 0.000 description 1
- 150000002825 nitriles Chemical class 0.000 description 1
- 102000039446 nucleic acids Human genes 0.000 description 1
- 108020004707 nucleic acids Proteins 0.000 description 1
- 150000007523 nucleic acids Chemical class 0.000 description 1
- 210000004940 nucleus Anatomy 0.000 description 1
- 235000020824 obesity Nutrition 0.000 description 1
- 230000001575 pathological effect Effects 0.000 description 1
- 238000010647 peptide synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 239000002953 phosphate buffered saline Substances 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000035755 proliferation Effects 0.000 description 1
- 229940024999 proteolytic enzymes for treatment of wounds and ulcers Drugs 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 206010039073 rheumatoid arthritis Diseases 0.000 description 1
- 210000004739 secretory vesicle Anatomy 0.000 description 1
- 150000003384 small molecules Chemical class 0.000 description 1
- 239000007974 sodium acetate buffer Substances 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 description 1
- 229960005322 streptomycin Drugs 0.000 description 1
- 238000006557 surface reaction Methods 0.000 description 1
- 230000004083 survival effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K38/00—Medicinal preparations containing peptides
- A61K38/005—Enzyme inhibitors
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K38/00—Medicinal preparations containing peptides
- A61K38/04—Peptides having up to 20 amino acids in a fully defined sequence; Derivatives thereof
- A61K38/07—Tetrapeptides
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
- A61P35/00—Antineoplastic agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07K—PEPTIDES
- C07K5/00—Peptides containing up to four amino acids in a fully defined sequence; Derivatives thereof
- C07K5/04—Peptides containing up to four amino acids in a fully defined sequence; Derivatives thereof containing only normal peptide links
- C07K5/10—Tetrapeptides
- C07K5/1002—Tetrapeptides with the first amino acid being neutral
- C07K5/1005—Tetrapeptides with the first amino acid being neutral and aliphatic
- C07K5/101—Tetrapeptides with the first amino acid being neutral and aliphatic the side chain containing 2 to 4 carbon atoms, e.g. Val, Ile, Leu
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N9/00—Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
- C12N9/14—Hydrolases (3)
- C12N9/48—Hydrolases (3) acting on peptide bonds (3.4)
- C12N9/50—Proteinases, e.g. Endopeptidases (3.4.21-3.4.25)
- C12N9/64—Proteinases, e.g. Endopeptidases (3.4.21-3.4.25) derived from animal tissue
- C12N9/6421—Proteinases, e.g. Endopeptidases (3.4.21-3.4.25) derived from animal tissue from mammals
- C12N9/6472—Cysteine endopeptidases (3.4.22)
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Y—ENZYMES
- C12Y304/00—Hydrolases acting on peptide bonds, i.e. peptidases (3.4)
- C12Y304/22—Cysteine endopeptidases (3.4.22)
- C12Y304/2201—Streptopain (3.4.22.10)
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Y—ENZYMES
- C12Y304/00—Hydrolases acting on peptide bonds, i.e. peptidases (3.4)
- C12Y304/22—Cysteine endopeptidases (3.4.22)
- C12Y304/22015—Cathepsin L (3.4.22.15)
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Y—ENZYMES
- C12Y304/00—Hydrolases acting on peptide bonds, i.e. peptidases (3.4)
- C12Y304/22—Cysteine endopeptidases (3.4.22)
- C12Y304/22016—Cathepsin H (3.4.22.16)
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/55—Design of synthesis routes, e.g. reducing the use of auxiliary or protecting groups
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Zoology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Pharmacology & Pharmacy (AREA)
- Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Public Health (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Immunology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Gastroenterology & Hepatology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретение The technical field to which the invention relates
Изобретение относится к биоинженерии, а именно к пептидам (пептидным соединениям), обладающим высокой аффинностью к каталитической триаде цистеиновых катепсинов, и может быть использовано для создания терапевтических средств, являющихся специфическими ингибиторами протеолитических процессов с участием цистеиновых катепсинов.The invention relates to bioengineering, namely to peptides (peptide compounds) with high affinity for the catalytic triad of cysteine cathepsins, and can be used to create therapeutic agents that are specific inhibitors of proteolytic processes involving cysteine cathepsins.
Уровень техникиState of the art
Цистеиновые катепсины являются гомологичными протеиназами клана CA цистеиновых пептидаз, экспрессирующимися в различных клетках и тканях многих видов организмов [Rawlings, N.D., Barrett, A.J., Thomas, P.D., Huang, X., Bateman, A., and Finn, R.D. (2018) The MEROPS database of proteolytic enzymes, their substrates and inhibitors in 2017 and a comparison with peptidases in the PANTHER database, Nucleic Acids Res., 46, D624-D632.]. В геноме человека идентифицировано 11 цистеиновых катепсинов: B, C, F, H, K, L, O, S, V, W и X(Z), которые проявляют разнообразную каталитическую активность. Так, катепсины F, O, S, K, V, L и W представляют собой эндопептидазы с широкой субстратной специфичностью; катепсины H и B обладают как эндо-, так и экзопептидазной активностью, тогда как катепсины C и X являются исключительно амино- и карбоксипептидазой соответственно. Наибольшую активность цистеиновые катепсины проявляют в средах с пониженными значениями pH, вследствие чего изначально считалось, что функционирование этих ферментов ограничивается лизосомами и эндосомами. Однако появляется все больше данных о высокоспецифичной и направленной протеолитической активности катепсинов в других компартментах клеток, таких как секреторные везикулы, цитозоль и ядро, а также вне клеток [Spira, D., Stypmann, J., Tobin, D.J., Petermann, I., Mayer, C., Hagemann, S., Vasiljeva, O., Günther, T., Schüle, R., Peters, C., and Reinheckel, T. (2007) Cell type-specific functions of the lysosomal protease cathepsin L in the heart, J. Biol. Chem., 282, 37045-37052.]. Основной функцией катепсинов является низкоспецифичная деградация белков в лизосоме, однако некоторые представители этой группы ферментов выполняют и другие функции. Так, например, катепсины B, H, L, S, K задействованы в процессе апоптоза [Boya, P., and Kroemer, G. (2008) Lysosomal membrane permeabilization in cell death, Oncogene, 27, 6434-6451; Repnik, U., Cesen, M.H., and Turk, B. (2013) The Endolysosomal System in Cell Death and Survival, Cold Spring Harb. Perspect. Biol., 5, a008755-a008755.], а катепсины S, F, L и V участвуют в презентации антигенов MHC класса II [Sadegh-Nasseri, S., and Kim, A. (2015) MHC class II auto-antigen presentation is unconventional, Front. Immunol., 6, 372.].Cysteine cathepsins are homologous proteinases of the CA clan of cysteine peptidases expressed in various cells and tissues of many species of organisms [Rawlings, N.D., Barrett, A.J., Thomas, P.D., Huang, X., Bateman, A., and Finn, R.D. (2018) The MEROPS database of proteolytic enzymes, their substrates and inhibitors in 2017 and a comparison with peptidases in the PANTHER database, Nucleic Acids Res., 46, D624-D632.]. In the human genome, 11 cysteine cathepsins have been identified: B, C, F, H, K, L, O, S, V, W, and X (Z), which exhibit various catalytic activity. Thus, cathepsins F, O, S, K, V, L and W are endopeptidases with a wide substrate specificity; cathepsins H and B have both endo- and exopeptidase activity, while cathepsins C and X are exclusively amino and carboxypeptidase, respectively. Cysteine cathepsins are most active in environments with low pH values, as a result of which it was initially believed that the functioning of these enzymes is limited to lysosomes and endosomes. However, there is more and more data on highly specific and targeted proteolytic activity of cathepsins in other cell compartments, such as secretory vesicles, cytosol and nucleus, as well as outside cells [Spira, D., Stypmann, J., Tobin, DJ, Petermann, I., Mayer, C., Hagemann, S., Vasiljeva, O., Günther, T., Schüle, R., Peters, C., and Reinheckel, T. (2007) Cell type-specific functions of the lysosomal protease cathepsin L in the heart, J. Biol. Chem., 282, 37045-37052.]. The main function of cathepsins is low-specific degradation of proteins in the lysosome; however, some members of this group of enzymes also perform other functions. For example, cathepsins B, H, L, S, K are involved in the process of apoptosis [Boya, P., and Kroemer, G. (2008) Lysosomal membrane permeabilization in cell death, Oncogene, 27, 6434-6451; Repnik, U., Cesen, M.H., and Turk, B. (2013) The Endolysosomal System in Cell Death and Survival, Cold Spring Harb. Perspect. Biol., 5, a008755-a008755.], And cathepsins S, F, L and V are involved in the presentation of MHC class II antigens [Sadegh-Nasseri, S., and Kim, A. (2015) MHC class II auto-antigen presentation is unconventional, Front. Immunol., 6, 372.].
Таким образом, цистеиновые катепсины выполняют различные функции в клетках и тканях, однако их активность должна строго регулироваться. Совокупность таких факторов как локализация (преимущественно в лизосомах), экспрессия эндогенных ингибиторов (цистатинов) низкие уровни pH (для оптимальной работы) катепсинов ограничивают область их действия и позволяют организму предотвращать деградацию белков цитоплазмы и межклеточного матрикса. Тем не менее любой сбой в регуляции, выраженной, например, в повышение уровня экспрессии и активности катепсинов часто связан с развитием различных патологических состояний, таких как неврологические расстройства, сердечно-сосудистые заболевания, ожирение, ревматоидный артрит и опухолевые заболевания. В частности, при онкогенезе цистеиновые катепсины детектируются в микроокружении опухолей, где они участвуют в процессах пролиферации, инвазии и метастазирования, обеспечивая деградацию внеклеточного матрикса, разрушение межклеточных взаимодействий и стимулируя ангиогенез. В связи с этим, цистеиновые катепсины являются перспективными мишенями при разработке противоопухолевых препаратов, направленных на ингибирование этих ферментов.Thus, cysteine cathepsins perform various functions in cells and tissues, but their activity must be strictly regulated. A combination of factors such as localization (mainly in lysosomes), expression of endogenous inhibitors (cystatins), low pH levels (for optimal performance) of cathepsins limit their area of action and allow the body to prevent the degradation of cytoplasmic proteins and extracellular matrix. Nevertheless, any malfunction in regulation, expressed, for example, in an increase in the level of expression and activity of cathepsins, is often associated with the development of various pathological conditions, such as neurological disorders, cardiovascular diseases, obesity, rheumatoid arthritis, and tumor diseases. In particular, during oncogenesis, cysteine cathepsins are detected in the microenvironment of tumors, where they participate in the processes of proliferation, invasion and metastasis, providing degradation of the extracellular matrix, destruction of intercellular interactions and stimulating angiogenesis. In this regard, cysteine cathepsins are promising targets in the development of anticancer drugs aimed at inhibiting these enzymes.
Известны различные препараты, которые являются ингибиторами цистеиновых катепсинов. В основном это низкомолекулярные соединения, основанные на структурах эпоксисукцинила, винилсульфона или нитрила, действующие по принципу связывания с активным центром ферментов. Кроме того, для некоторых катепсинов были разработаны ингибиторы на основе антител. Однако все эти ингибиторы имеют различную специфичность, а также биологические свойства, связанные с проницаемостью в клетки и обладающие значительными побочными эффектами, ограничивающими возможности применения таких ингибиторов на практике. [Petushkova AI, Savvateeva LV, Korolev DO, Zamyatnin AA Jr. (2019) Cysteine Cathepsins: Potential Applications in Diagnostics and Therapy of Malignant Tumors. Biochemistry (Mosc).; 84(7):746-761.]. Various drugs are known that are inhibitors of cysteine cathepsins. Basically, these are low molecular weight compounds based on the structures of epoxysuccinyl, vinyl sulfone or nitrile, acting on the principle of binding to the active center of enzymes. In addition, antibody-based inhibitors have been developed for some cathepsins. However, all these inhibitors have different specificities, as well as biological properties associated with permeability into cells and have significant side effects that limit the possibilities of using such inhibitors in practice. [Petushkova AI, Savvateeva LV, Korolev DO, Zamyatnin AA Jr. (2019) Cysteine Cathepsins: Potential Applications in Diagnostics and Therapy of Malignant Tumors. Biochemistry (Mosc) .; 84 (7): 746-761.].
Кроме того, для ингибирования цистеиновых катепсинов (К, S, L) авторами патентов [RU 2692799, RU 2535479, RU 2399613] предложены конкретные соединения непептидного происхождения, которые предлагается использовать для лечения или профилактики катепсин-зависимых заболеваний или состояний у млекопитающих. Разнообразие представленных модификаций этих соединений также обусловлено их различной специфичностью и биологическими свойствами при тех или иных условиях использования.In addition, for the inhibition of cysteine cathepsins (K, S, L), the authors of patents [RU 2692799, RU 2535479, RU 2399613] proposed specific compounds of non-peptide origin, which are proposed to be used for the treatment or prevention of cathepsin-dependent diseases or conditions in mammals. The variety of the presented modifications of these compounds is also due to their different specificity and biological properties under certain conditions of use.
Наиболее близкими к предлагаемому решению являются универсальный ингибитор каспаз, имеющий структуру Z-VAD-FMK (N-бензоилоксикарбонил-Va1-Ala-Asp-трифторметилкетон) [Van Noorden CJ. (2001) The history of Z-VAD-FMK, a tool for understanding the significance of caspase inhibition. Acta Histochem. 103(3):241-51], который предотвращает апоптоз, а также пептидные ингибиторы каспаз: z-DEVD.fmk, Ac-YVAD.cmk. Каспазы относятся к семейству цистеиновых протеиназ, расщепляющих белки после аспартата. С помощью пептидных производных фторметилкетонов и хлорметилкетонов (напоминающими место расщепления известных каспазных субстратов), необратимо алкилирующих остаток цистеина в активном участке каспазы, было показано эффективное ингибирование этих ферментов. Ингибирующий эффект z-VAD.fmk, z-DEVD.fmk и Ac-YVAD.cmk также был показан и для катепсинов B и Н [Schotte P. et al. Non-specific effects of methyl ketone peptide inhibitors of caspases // FEBS letters. - 1999. - Т. 442. - №.1. - С. 117-121. Для бензилоксикарбонил-фенил-аланил-фторметилкетона (z-FA-FMK) помимо подавления процессов апоптоза и воспаления посредством ингибирования некоторых каспаз, также показана способность ингибировать катепсин В [The Cathepsin B Inhibitor, z-FA-FMK, Inhibits Human T Cell Proliferation In Vitro and Modulates Host Response to Pneumococcal Infection In Vivo Clare P. Lawrence, Aras Kadioglu, Ai-Li Yang, William R. Coward, Sek C. Chow The Journal of Immunology September 15, 2006, 177 (6) 3827-3836].Closest to the proposed solution are a universal caspase inhibitor having the structure Z-VAD-FMK (N-benzoyloxycarbonyl-Va1-Ala-Asp-trifluoromethyl ketone) [Van Noorden CJ. (2001) The history of Z-VAD-FMK, a tool for understanding the significance of caspase inhibition. Acta Histochem. 103 (3): 241-51], which prevents apoptosis, as well as peptide caspase inhibitors: z-DEVD.fmk, Ac-YVAD.cmk. Caspases belong to the family of cysteine proteinases that break down proteins after aspartate. Using peptide derivatives of fluoromethyl ketones and chloromethyl ketones (reminiscent of the cleavage site of known caspase substrates), irreversibly alkylating the cysteine residue in the active site of the caspase, effective inhibition of these enzymes was shown. The inhibitory effect of z-VAD.fmk, z-DEVD.fmk and Ac-YVAD.cmk has also been shown for cathepsins B and H [Schotte P. et al. Non-specific effects of methyl ketone peptide inhibitors of caspases // FEBS letters. - 1999. - T. 442. - No. 1. - S. 117-121. For benzyloxycarbonyl-phenyl-alanyl-fluoromethyl ketone (z-FA-FMK), in addition to suppressing the processes of apoptosis and inflammation by inhibiting some caspases, the ability to inhibit cathepsin B has also been shown [The Cathepsin B Inhibitor, z-FA-FMK, Inhibits Human T Cell Proliferation In Vitro and Modulates Host Response to Pneumococcal Infection In Vivo Clare P. Lawrence, Aras Kadioglu, Ai-Li Yang, William R. Coward, Sek C. Chow The Journal of Immunology September 15, 2006, 177 (6) 3827-3836].
Однако в связи с тем, что вышеуказанные пептидные ингибиторы были созданы для ингибирования членов семейства каспаз, их специфичности может быть не вполне достаточно для эффективного ингибирования ферментов семейства цистеиновых катепсинов.However, due to the fact that the aforementioned peptide inhibitors were designed to inhibit members of the caspase family, their specificity may not be sufficient to effectively inhibit the enzymes of the cysteine cathepsin family.
Технической проблемой, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является создание новых пептидных последовательностей, являющихся специфическими ингибиторами цистеиновых катепсинов, т.е. способных ингибировать функциональную (протеолитическую) активность цистеиновых катепсинов, с перспективой использования в разработке противоопухолевых терапевтических средств.The technical problem to be solved by the present invention is the creation of new peptide sequences that are specific inhibitors of cysteine cathepsins, i.e. capable of inhibiting the functional (proteolytic) activity of cysteine cathepsins, with the prospect of being used in the development of antitumor therapeutic agents.
Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention
Техническим результатом изобретения является создание специфических пептидов (пептидных соединений), обладающих ингибирующим действием на функциональную активность цистеиновых катепсинов.The technical result of the invention is the creation of specific peptides (peptide compounds) that have an inhibitory effect on the functional activity of cysteine cathepsins.
Технический результат достигается за счет синтеза специфических пептидных соединений - производных фторметилкетонов или хлорметилкетонов тетрапептидов структуры R1-pept-R2, где PEPT - одна из аминокислотных последовательностей: PLVE, VLPE; R1 - одна из защитных групп: ацетильная (Ac), бензилоксикарбонильная (Z) или отсутствует; R2 - производные фторметилкетона (FMK) или хлорметилкетона (CMK), характеризующихся способностью ингибировать протеолитическую активность цистеиновых катепсинов.The technical result is achieved through the synthesis of specific peptide compounds - derivatives of fluoromethyl ketones or chloromethyl ketones tetrapeptides of the structure R1-pept-R2, where PEPT is one of the amino acid sequences: PLVE, VLPE; R1 is one of the protective groups: acetyl (Ac), benzyloxycarbonyl (Z) or absent; R2 - derivatives of fluoromethyl ketone (FMK) or chloromethyl ketone (CMK), characterized by the ability to inhibit the proteolytic activity of cysteine cathepsins.
Заявленное изобретение может применяться для приготовления фармацевтических композиций для подавления специфической активности цистеиновых катепсинов, содержащих пептидное соединение и фармацевтически приемлемый носитель. Пептидные соединения могут применяться для приготовления лекарственных средств, вызывающих подавление специфической активности цистеиновых катепсинов, в терапии опухолевых заболеваний.The claimed invention can be used for the preparation of pharmaceutical compositions for suppressing the specific activity of cysteine cathepsins containing a peptide compound and a pharmaceutically acceptable carrier. Peptide compounds can be used for the preparation of drugs that suppress the specific activity of cysteine cathepsins in the therapy of tumor diseases.
Получение таких модифицированных пептидов легко осуществимо стандартными методами пептидного синтеза. Пептидная природа специфических ингибиторов позволяет использовать их в качестве действующего вещества для разработок фармкомпозиций. Преимуществами пептидов перед другими типами препаратов состоит в том, что они, в основном, безопасны, быстро выводятся из организма и имеют значительно меньше побочных эффектов, чем средства непептидной природы. Большинство пептидных лекарств вводят парентеральным путем, но с развитием соответствующих технологий разрабатываются и иные формы введения: пероральный, интраназальный, трансдермальный, т.е. возможен подбор вариантов места действия пептида конкретно под определенные условия применения.The preparation of such modified peptides is readily accomplished by standard peptide synthesis methods. The peptide nature of specific inhibitors allows them to be used as an active substance for the development of pharmaceutical compositions. The advantages of peptides over other types of drugs are that they are generally safe, quickly excreted from the body and have significantly fewer side effects than non-peptide drugs. Most peptide drugs are administered parenterally, but with the development of appropriate technologies, other forms of administration are being developed: oral, intranasal, transdermal, i.e. it is possible to select options for the site of action of the peptide specifically for certain conditions of use.
Краткое описание чертежейBrief Description of Drawings
Изобретение поясняется иллюстрациями, где на Фиг. 1 представлены структуры специфических пептидных ингибиторов цистеиновых катепсинов Ac-PLVE-FMK и Ac-VLPE-FMK.The invention is illustrated by illustrations, where FIG. 1 shows the structures of specific peptide inhibitors of cysteine cathepsins Ac-PLVE-FMK and Ac-VLPE-FMK.
На Фиг. 2 представлены графики зависимости интенсивности флуоресценции продукта гидролиза (свободной метки 7-Амино-4-метилкумарина (АМК), у.е.) цистеиновыми катепсинами (CtsB и CtsL) флуорогенного субстрата Ас-PLVQ-АМК от времени (мин), характеризующие ингибирующую активность ферментов, где a) график зависимости для катепсина В (CtsB), б) график зависимости для катепсина L (CtsL), с) график зависимости в отсутствии ферментов (в качестве контроля отсутствия флуоресценции метки); красными линиями показана активность ферментов без добавления ингибиторов, синими - в присутствии пептидного ингибитора структуры Ac-PLVE-FMK, зелеными - в присутствии пептидного ингибитора структуры Ac-VLPE-FMK.FIG. 2 shows the graphs of the dependence of the fluorescence intensity of the hydrolysis product (free label of 7-amino-4-methylcoumarin (AMC), c.u.) by cysteine cathepsins (CtsB and CtsL) of the fluorogenic substrate Ac-PLVQ-AMK on time (min), characterizing the inhibitory activity enzymes, where a) a graph of dependence for cathepsin B (CtsB), b) a graph of dependence for cathepsin L (CtsL), c) a graph of dependence in the absence of enzymes (as a control for the absence of fluorescence of the label); red lines show the activity of enzymes without the addition of inhibitors, blue - in the presence of a peptide inhibitor of the Ac-PLVE-FMK structure, green - in the presence of a peptide inhibitor of the Ac-VLPE-FMK structure.
На Фиг. 3 представлены изображение и численные показатели результатов «скретч»-теста на монослое опухолевых клеток почки линии 769-P.FIG. 3 shows an image and numerical indicators of the results of a "scratch" test on a monolayer of 769-P kidney tumor cells.
На Фиг. 4 представлены изображение и численные показатели результатов «скретч»-теста на монослое опухолевых клеток почки линии A498. FIG. 4 shows an image and numerical indicators of the results of the "scratch" test on a monolayer of kidney tumor cells of the A498 line.
Осуществление изобретения Implementation of the invention
Изобретение иллюстрируется с использованием соединений R1-pept-R2, где PEPT - одна из аминокислотных последовательностей: PLVE, VLPE; R1 - ацетильная группа (Ac); R2 - производные фторметилкетона (FMK), т.е. Ac-PLVE-FMK (Acetyl-Pro-Leu-Val-Glu-FMK) и Ac-VLPE-FMK (Acetyl-Val-Leu-Pro-Glu-FMK).The invention is illustrated using compounds R1-pept-R2, where PEPT is one of the amino acid sequences: PLVE, VLPE; R1 is an acetyl group (Ac); R2 are fluoromethyl ketone (FMK) derivatives, i.e. Ac-PLVE-FMK (Acetyl-Pro-Leu-Val-Glu-FMK) and Ac-VLPE-FMK (Acetyl-Val-Leu-Pro-Glu-FMK).
На примере изучения функциональной активности цистеиновой протеиназы пшеницы Тритикаина-альфа были определены аминокислотные последовательности с предпочтительными сайтами расщепления субстратов [Savvateeva LV, Gorokhovets NV, Makarov VA, Serebryakova MV, Solovyev AG, Morozov SY, Reddy VP, Zernii EY, Zamyatnin AA Jr, Aliev G. (2015) Glutenase and collagenase activities of wheat cysteine protease Triticain-α: feasibility for enzymatic therapy assays. Int J Biochem Cell Biol., 62:115-24.]. На основе полученных данных посредством компьютерного моделирования (с помощью программы PLANTS [Korb, O.; Stutzle, T.; Exner, T.E. Empirical scoring functions for advanced protein- ligand docking with PLANTS. Journal of chemical information and modeling 2009, 49, 84-96.] для моделирования белково-лигандного взаимодействия) были подобраны пептидные последовательности, обладающие наибольшей аффинностью к каталитическому центру цистеиновых протеиназ, в частности тетрапептиды PLVQ(E) и VLPQ(E). Путем конъюгирования фторметилкетоновой группы (FMK) к данным пептидам PLVE и VLPE были получены новые высокоспецифические ингибиторы цистеиновых протеиназ (Фиг. 1). Механизм необратимого ингибирования осуществляется за счет ковалентного связывания каталитического цистеина с FMK [Rasnick, D. Synthesis of peptide fluoromethyl ketones and the inhibition of human cathepsin B. Analytical biochemistry 1985, 149, 461-465.].Using the example of studying the functional activity of wheat cysteine proteinase Triticain-alpha, amino acid sequences with preferred cleavage sites of substrates were determined [Savvateeva LV, Gorokhovets NV, Makarov VA, Serebryakova MV, Solovyev AG, Morozov SY, Reddy VP, Zernii EY, Zamyatnin AA Jr, Zernii EY, Zamyatnin AA Jr, G. (2015) Glutenase and collagenase activities of wheat cysteine protease Triticain-α: feasibility for enzymatic therapy assays. Int J Biochem Cell Biol. 62: 115-24.]. Based on the data obtained by means of computer modeling (using the PLANTS program [Korb, O .; Stutzle, T .; Exner, TE Empirical scoring functions for advanced protein- ligand docking with PLANTS. Journal of chemical information and modeling 2009, 49, 84- 96.] to model the protein-ligand interaction), peptide sequences with the highest affinity for the catalytic center of cysteine proteinases, in particular the tetrapeptides PLVQ (E) and VLPQ (E), were selected. New highly specific inhibitors of cysteine proteinases were obtained by conjugating a fluoromethyl ketone group (FMK) to these PLVE and VLPE peptides (Fig. 1). The mechanism of irreversible inhibition is due to the covalent binding of catalytic cysteine to FMK [Rasnick, D. Synthesis of peptide fluoromethyl ketones and the inhibition of human cathepsin B. Analytical biochemistry 1985, 149, 461-465.].
Пептиды получали стандартными методами химического синтеза (твердофазным или в жидкой фазе), при котором пептиды получают путем соединения различных аминокислот друг с другом с последующей химической модификацией для введения функциональных групп. Способы химического синтеза пептидов широко известны и хорошо описаны с помощью известных в данной области техники методов [US 6015881; Mergler и др., Tetrahedron Letters 29, 1988, cc. 4005-4008; Mergler и др., Tetrahedron Letters 29, 1988, cc. 4009-4012; Peptides, Chemistry and Biology, под ред. Kamber и др., изд-во ESCOM, Leiden, 1992, cc. 525-526; Riniker и др., Tetrahedron Letters 49, 1993, cc. 9307-9320; Lloyd-Williams и др., Tetrahedron Letters 49, 1993, cc. 11065-11133, и Andersson и др., Biopolymers 55, 2000, cc. 227-250].Peptides were prepared by standard chemical synthesis methods (solid phase or liquid phase), in which peptides are prepared by combining different amino acids with each other, followed by chemical modification to introduce functional groups. Methods for the chemical synthesis of peptides are widely known and well described using methods known in the art [US 6015881; Mergler et al., Tetrahedron Letters 29, 1988, cc. 4005-4008; Mergler et al., Tetrahedron Letters 29, 1988, cc. 4009-4012; Peptides, Chemistry and Biology, ed. Kamber et al., ESCOM, Leiden, 1992, cc. 525-526; Riniker et al., Tetrahedron Letters 49, 1993, cc. 9307-9320; Lloyd-Williams et al., Tetrahedron Letters 49, 1993, cc. 11065-11133, and Andersson et al., Biopolymers 55, 2000, cc. 227-250].
Ингибирующие свойства Ac-PLVE-FMK и Ac-VLPE-FMK оценивали in vitro биохимическими методами и на опухолевых линиях клеток. В качестве модельных ферментов были взяты рекомбинантные цистеиновые катепсины L и B человека (CtsL и CtsB), так как они проявляют как эндо-, так и эндо -/экзопептидазную активность соответственно.The inhibitory properties of Ac-PLVE-FMK and Ac-VLPE-FMK were assessed in vitro by biochemical methods and on tumor cell lines. Recombinant human cysteine cathepsins L and B (CtsL and CtsB) were taken as model enzymes, since they exhibit both endo- and endo- / exopeptidase activity, respectively.
Пример 1. Определение ингибирующей активности Ac-PLVE-FMK и Ac-VLPE-FMK с использованием специфического флуорогенного субстрата.Example 1. Determination of the inhibitory activity of Ac-PLVE-FMK and Ac-VLPE-FMK using a specific fluorogenic substrate.
Активность рекомбинантных катепсинов Cts B и L определяли по способности гидролизовать синтетический модельный пептидный субстрат цистеиновой протеиназы пшеницы тритикаина-альфа Ас-PLVQ-АМК, конъюгированный с 7-Амино-4-метилкумарином (АМК), c определением продуктов гидролиза по интенсивности флуоресценции свободного AMK как описано ранее [Патент RU 2603054.]. Так, к 20 нМ раствору рекомбинантного Cts B или Cts L в 0,1М натрий-ацетатного буфере с содержанием 100 мМ NaCl, 0,5% DMSO, 0,6 мМ ЭДТА, pH 4,6 в присутствии и отсутствии 2 мкМ тетрапептидных ингибиторов Ac-PLVE-FMK (Фиг. 2, синие линии) и Ac-VLPE-FMK (Фиг. 2, зеленые линии) добавляют 50 μM флуорогенного субстрата (Фиг. 2, красные линии) и детектируют интенсивность флуоресценции при комнатной температуре при длине волны возбуждения флуоресценции, равной 360 нм, и длине волны испускания флуоресценции, равной 460 нм (количество гидролизованного субстрата Ас-PLVQ-AMK определяют по интенсивности флуоресценции; скорость реакции при необходимости определяют по графику зависимости количества субстрата (моль) от времени гидролиза (с) с последующей обработкой полученных данных с применением метода линейной регрессии).The activity of the recombinant cathepsins Cts B and L was determined by the ability to hydrolyze a synthetic model peptide substrate of wheat cysteine proteinase triticaine-alpha Ac-PLVQ-AMK conjugated with 7-Amino-4-methylcoumarin (AMC), with the determination of hydrolysis products by the intensity of AMK fluorescence as described earlier [Patent RU 2603054.]. Thus, to a 20 nM solution of recombinant Cts B or Cts L in 0.1 M sodium acetate buffer containing 100 mM NaCl, 0.5% DMSO, 0.6 mM EDTA, pH 4.6 in the presence and absence of 2 μM tetrapeptide inhibitors Ac-PLVE-FMK (Fig. 2, blue lines) and Ac-VLPE-FMK (Fig. 2, green lines) add 50 μM fluorogenic substrate (Fig. 2, red lines) and detect the fluorescence intensity at room temperature at wavelength excitation of fluorescence equal to 360 nm and a wavelength of emission of fluorescence equal to 460 nm (the amount of hydrolyzed substrate Ac-PLVQ-AMK is determined by the fluorescence intensity; the reaction rate, if necessary, is determined from the graph of the dependence of the amount of substrate (mol) on the hydrolysis time (s) s subsequent processing of the obtained data using the linear regression method).
Как видно из рисунка Фиг. 2 и таблицы 1, интенсивность флуоресценции заметно снижалась в присутствии заявляемых тетрапептидов (синие и зеленые линии), что говорит об активной конкуренции субстрата и ингибиторов за активный центр фермента, и, следовательно, свидетельствует о специфичном и эффективном подавлении протеиназной активности цистеиновых катепсинов.As seen in FIG. 2 and Table 1, the fluorescence intensity markedly decreased in the presence of the claimed tetrapeptides (blue and green lines), which indicates active competition between the substrate and inhibitors for the active center of the enzyme, and, therefore, indicates a specific and effective suppression of the proteinase activity of cysteine cathepsins.
Таблица 1Table 1
Пример 2. Оценка ингибирующей активности Ac-PLVE-FMK и Ac-VLPE-FMK с использованием опухолевых клеточных линий.Example 2. Evaluation of the inhibitory activity of Ac-PLVE-FMK and Ac-VLPE-FMK using tumor cell lines.
Известно, что эффективное ингибирование активности цистеиновых катепсинов ассоциировано с изменениями определенных свойств опухолевых клеток, в частности, инвазии и подвижности.It is known that effective inhibition of the activity of cysteine cathepsins is associated with changes in certain properties of tumor cells, in particular, invasion and motility.
Для исследования влияния Ac-PLVE-FMK и Ac-VLPE-FMK на подвижность клеток использовали scratch-тест («скретч-тест»): на монослой клеток рака почки линий 769-P и A498, выращенных в ростовой среде RPMI 1640 с добавлением 10% бычьей сыворотки и 1% содержанием антибиотиков пенициллин-стрептомицин в инкубаторе с 5% CO2 при 37°C, наносят царапину с помощью наконечника пипетки. Монослой промывают дважды фосфатно-солевым буфером для удаления открепившихся клеток и дебриса и добавляют ингибиторные тетрапептиды Ac-PLVE-FMK и Ac-VLPE-FMK в конечной концентрации 20 мкМ, после чего клетки продолжают наращивать в CO2-инкубаторе, детектируя «заживление» клеточного монослоя с использованием микроскопа в определенные временные интервалы (Фиг. 3, 4, таблица 2, 3).To study the effect of Ac-PLVE-FMK and Ac-VLPE-FMK on cell motility, a scratch test was used: on a monolayer of renal cancer cells of lines 769-P and A498 grown in RPMI 1640 growth medium supplemented with 10 % bovine serum and 1% antibiotic penicillin-streptomycin in a 5% CO2 incubator at 37 ° C, scratch with a pipette tip. The monolayer is washed twice with phosphate-buffered saline to remove detached cells and debris, and the inhibitory tetrapeptides Ac-PLVE-FMK and Ac-VLPE-FMK are added at a final concentration of 20 μM, after which the cells continue to grow in a CO2 incubator, detecting the "healing" of the cell monolayer using a microscope at certain time intervals (Fig. 3, 4, table 2, 3).
Таблица 2table 2
Таблица 3Table 3
Как видно из Фиг. 3, 4 и таблиц 2, 3, добавление тетрапептидов замедляло рост образования монослоя опухолевых клеток, т.е. пептидные ингибиторы эффективно препятствовали «заживлению» (закрытию зазора) как через 8, так и через 24 часа после образования царапины. Для наилучшей репрезентативности данных были построены гистограммы, отражающие процентное соотношение зарегистрированных изменений в размерах повреждения клеточного монослоя по сравнению с контролем (клетки без обработки тетрапептидами). Таким образом, можно утверждать, что ингибирование Cts с использованием тетрапептидов в опухолевых клетках может влиять на адгезию клеток, препятствуя образованию межклеточных контактов.As seen in FIG. 3, 4 and tables 2, 3, the addition of tetrapeptides slowed down the growth of the formation of a monolayer of tumor cells, i.e. peptide inhibitors effectively prevented "healing" (gap closure) both 8 and 24 hours after the formation of the scratch. For the best representativeness of the data, histograms were constructed, reflecting the percentage of the registered changes in the size of damage to the cell monolayer in comparison with the control (cells without tetrapeptide treatment). Thus, it can be argued that inhibition of Cts using tetrapeptides in tumor cells can affect cell adhesion, preventing the formation of intercellular contacts.
Таким образом, заявленные специфические пептидные ингибиторы, обладающие способностью ингибировать цистеиновые катепсины, могут служить основой фармацевтических композиций для разработки и получения лекарственных средств для лечения заболеваний, связанных с повышенной активностью цистеиновых катепсинов, в частности, противоопухолевых препаратов.Thus, the claimed specific peptide inhibitors capable of inhibiting cysteine cathepsins can serve as the basis for pharmaceutical compositions for the development and preparation of drugs for the treatment of diseases associated with increased activity of cysteine cathepsins, in particular, antitumor drugs.
Claims (4)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020119551A RU2752531C1 (en) | 2020-06-11 | 2020-06-11 | Specific peptide inhibitors of cysteine cathepsins |
PCT/RU2021/050257 WO2021251850A1 (en) | 2020-06-11 | 2021-08-10 | Specific peptide inhibitors of cysteine cathepsins |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020119551A RU2752531C1 (en) | 2020-06-11 | 2020-06-11 | Specific peptide inhibitors of cysteine cathepsins |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2752531C1 true RU2752531C1 (en) | 2021-07-29 |
Family
ID=77226135
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020119551A RU2752531C1 (en) | 2020-06-11 | 2020-06-11 | Specific peptide inhibitors of cysteine cathepsins |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2752531C1 (en) |
WO (1) | WO2021251850A1 (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2692799C2 (en) * | 2013-10-08 | 2019-06-27 | Мерк Шарп И Доум Корп. | Cathepsin cysteine protease inhibitors |
-
2020
- 2020-06-11 RU RU2020119551A patent/RU2752531C1/en active
-
2021
- 2021-08-10 WO PCT/RU2021/050257 patent/WO2021251850A1/en active Application Filing
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2692799C2 (en) * | 2013-10-08 | 2019-06-27 | Мерк Шарп И Доум Корп. | Cathepsin cysteine protease inhibitors |
Non-Patent Citations (6)
Title |
---|
FRANSOLET M. et al. In vitro evaluation of the anti-apoptotic drug Z-VAD-FMK on human ovarian granulosa cell lines for further use in ovarian tissue transplantation. J. Assist. Reprod. Genet. 2015; 32, p. 1551-1559. doi: 10.1007 / s10815-015-0536-9. * |
GOROKHOVETS N.V. et al. Rational Design of Recombinant Papain-Like Cysteine Protease: Optimal Domain Structure and Expression Conditions for Wheat-Derived Enzyme Triticain-alpha. Int. J. Mol. Sci. 2017; 18, 1395, p.1-17, doi: 10.3390/ijms18071395. * |
RASNICK D. Synthesis of peptide fluoromethyl ketones and the inhibition of human cathepsin B. Analytical biochemistry 1985, v.149, p.461-465. * |
RAUBER P. et al. The synthesis of peptidylfluoromethanes and their properties as inhibitors of serine proteinases and cysteine proteinases. Biochem. J., 1986, v.239, p.633-440. * |
SCHOTTE P. et al. Non-specific effects of methyl ketone peptide inhibitors of caspases. FEBS letters. 1999, v. 442, no.1, p.117-121, см. * |
SCHOTTE P. et al. Non-specific effects of methyl ketone peptide inhibitors of caspases. FEBS letters. 1999, v. 442, no.1, p.117-121, см. реферат. GOROKHOVETS N.V. et al. Rational Design of Recombinant Papain-Like Cysteine Protease: Optimal Domain Structure and Expression Conditions for Wheat-Derived Enzyme Triticain-alpha. Int. J. Mol. Sci. 2017; 18, 1395, p.1-17, doi: 10.3390/ijms18071395. RASNICK D. Synthesis of peptide fluoromethyl ketones and the inhibition of human cathepsin B. Analytical biochemistry 1985, v.149, p.461-465. RAUBER P. et al. The synthesis of peptidylfluoromethanes and their properties as inhibitors of serine proteinases and cysteine proteinases. Biochem. J., 1986, v.239, p.633-440. FRANSOLET M. et al. In vitro evaluation of the anti-apoptotic drug Z-VAD-FMK on human ovarian granulosa cell lines for further use in ovarian tissue transplantation. J. Assist. Reprod. Genet. 2015; 32, p.1551-1559. doi: 10.1007/s10815-015-0536-9. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2021251850A1 (en) | 2021-12-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Kasperkiewicz et al. | Emerging challenges in the design of selective substrates, inhibitors and activity‐based probes for indistinguishable proteases | |
Basak | Inhibitors of proprotein convertases | |
US7037890B2 (en) | Therapeutic agents and methods of use thereof for the modulation of angiogenesis | |
Jackson et al. | Synthesis and evaluation of diphenyl phosphonate esters as inhibitors of the trypsin-like granzymes A and K and mast cell tryptase | |
JP2004531466A (en) | Therapeutic agents for modulating angiogenesis and methods of using the same | |
WO2018092725A1 (en) | p53 DEGRADATION INDUCING MOLECULE AND PHARMACEUTICAL COMPOSITION | |
EP3312273B1 (en) | Protein degradation inducing tag and usage thereof | |
Gil-Parrado et al. | Calpastatin exon 1B-derived peptide, a selective inhibitor of calpain: enhancing cell permeability by conjugation with penetratin | |
Moh’d A et al. | Biochemical and structural insights into mesotrypsin: an unusual human trypsin | |
US20220169676A1 (en) | Inhibitors of growth factor activation enzymes | |
Kasperkiewicz et al. | Current and prospective applications of non-proteinogenic amino acids in profiling of proteases substrate specificity | |
Walter et al. | Role of matrix metalloproteinases in inflammation/colitis-associated colon cancer | |
RU2752531C1 (en) | Specific peptide inhibitors of cysteine cathepsins | |
EP3542824A1 (en) | Ras PROTEIN DEGRADATION INDUCING MOLECULE AND PHARMACEUTICAL COMPOSITION | |
Ivachtchenko et al. | Development and Prospects of Furin Inhibitors for Therapeutic Applications | |
CN102268069B (en) | Substrate metal prolease-9 polypeptide inhibitor 4 and application thereof | |
Zhang et al. | Real-time monitoring of caspase-3/8 activity by self-assembling nanofiber probes in living cells | |
CN101481325B (en) | Basic amino acid metalloproteinase inhibitor and use thereof | |
US7374898B2 (en) | Peptide inhibitors against seprase | |
CN108484729B (en) | A kind of peptide inhibitor of matrix metalloproteinase 9 and its application | |
JP2024167913A (en) | Aging inhibitor and food and drink containing same | |
EA043861B1 (en) | SPECIFIC PEPTIDE INHIBITORS OF CYSTEINE CATHEPSINS | |
JP2005145839A (en) | Novel cathepsin A inhibitor | |
Matsuura et al. | Purification and characterization of a fish granzymeA involved in cell-mediated immunity | |
Ji et al. | Furin-targeting activity-based probes with phosphonate and phosphinate esters as warheads |