University of Groningen
New applications of dynamic combinatorial chemistry to medicinal chemistry
Hartman, Alwin
DOI:
10.33612/diss.102259269
IMPORTANT NOTE: You are advised to consult the publisher's version (publisher's PDF) if you wish to cite from it. Please check the document version below.
Document Version
Publisher's PDF, also known as Version of record
Publication date: 2019
Link to publication in University of Groningen/UMCG research database
Citation for published version (APA):
Hartman, A. (2019). New applications of dynamic combinatorial chemistry to medicinal chemistry. Rijksuniversiteit Groningen. https://doi.org/10.33612/diss.102259269
Copyright
Other than for strictly personal use, it is not permitted to download or to forward/distribute the text or part of it without the consent of the author(s) and/or copyright holder(s), unless the work is under an open content license (like Creative Commons).
Take-down policy
If you believe that this document breaches copyright please contact us providing details, and we will remove access to the work immediately and investigate your claim.
Downloaded from the University of Groningen/UMCG research database (Pure): http://www.rug.nl/research/portal. For technical reasons the number of authors shown on this cover page is limited to 10 maximum.
145
Samenvatting
Het toepassen van dynamische combinatorische chemie (DCC) in medicinale-chemieprojecten kan een waardevolle strategie zijn om startpunten te vinden in het medicijn-ontdekkingsproces. Vooral wanneer informatie over het biologische doelwit bekend is, kan structuur-gebaseerd medicijnontwerp (SGMO) of fragment-gebaseerd medicijnontwerp (FGMO) tot potente verbindingen leiden. Als relevante biologische doelwitten, spelen 14-3-3 eiwitten een rol in verschillende ziekten en biologische processen. Eiwitten in deze familie gaan eiwit-eiwit interacties (EEIs) aan, en kunnen dat doen met een groot aantal verschillende interactiepartners. Door het aangaan van deze EEIs, beïnvloeden ze de werking van hun interactiepartner. Deze werking kan zowel gestimuleerd als ook geremd worden.
Een andere biologisch relevante familie is die van de glucansucrasen, welke belangrijke enzymen zijn in de start en ontwikkeling van cariogene gebitsbiofilmen, ook wel bekend als tandplak.
In de laatste twee hoofdstukken wordt gebruik gemaakt van endothiapepsin in eiwit-gerichte (eg) DCC. Endothiapepsin behoort tot de familie van de aspartaatproteasen. Deze zijn betrokken bij veel biologische processen en ziekten, bijvoorbeeld de rijping van het hiv-virus.
In dit proefschrift focussen we op het toepassen van DCC in verschillende projecten. De belangrijkste resultaten zijn: 1) de beschrijving van ons eigen DCC-protocol, waarin rekening gehouden wordt met belangrijke aspecten als oplosbaarheid van bouwstenen en producten, eiwitstabiliteit en meer, 2) de toepassing van acylhydrazon-gebaseerde DCC op twee aantrekkelijke doelwitten, een EEI-doelwit en een glucansucrase, 3) de identificatie van kleine moleculen die de EEI van 14-3-3/ synaptopodin stabiliseren, 4) het uitbreiden van de gereedschapskist van egDCC middels twee aanvullende reacties: nitron en thiazolidin formatie.
In Hoofdstuk 1 van dit proefschrift, geven we een heldere en bondige beschrijving van het uitgebreide DCC-protocol. Dit werk concentreert zich op belangrijke aspecten betreffende de praktische uitvoering in eiwit-gerichte dynamische combinatorische chemie (egDCC). Om een succesvolle toepassing van egDCC te bewerkstelligen, moeten de beste biologische en chemische condities harmonieus samengevoegd worden. Bovendien bediscussiëren we de analytische technieken die toegepast worden om te bepalen welke verbindingen geamplificeerd zijn.
146
In Hoofdstuk 2 presenteren we een overzicht van regelaars van 14-3-3 eiwitten. We analyseren kritisch de bekende regelaars op hun structuur en de herkenning door 14-3-3 eiwitten. We stellen een aantal kleine veranderingen voor een aantal regelaars voor, die gebaseerd zijn op gepubliceerde co-kristalstructuren.
In Hoofdstuk 3 beschrijven we de identificatie van regelaars van 14-3-3 EEIs via DCC. We richten ons op een EEI-complex van 14-3-3(ζ) met synaptopodin, een peptide van 21 aminozuren. Hit-verbindingen van de DCC-experimenten analyseren we op hun biochemische werking via oppervlakte plasmaresonantie (OPR). Deze verbindingen blijken een stabiliserende werking te hebben op het EEI-complex. Co-kristallisatiestudies worden uitgevoerd om de bindingswijze te bevestigen. En als basis voor SGMO om de affiniteit te verbeteren.
In Hoofdstuk 4 passen we een acylhydrazon-gebaseerde DCC toe op een glucansucrase. Glucansucrasen spelen een belangrijke rol in tandplak, dat cariës veroorzaakt. Remmers van glucansucrase zouden daarom cariës kunnen voorkomen en aan tandpasta toegevoegd kunnen worden.
In Hoofdstuk 5 beschrijven we de eerste toepassing van een nitron-gebaseerde egDCC. We hebben de condities voor de egDCC geoptimaliseerd, daarbij rekening gehouden met het eiwit alsook de toepasbaarheid van de nitronreactie. Tevens hebben we het optimale pH-venster bepaald voor deze ‘nieuwe’ reactie. De synthese van de hit-verbindingen maakte het evalueren van de biochemische activiteiten mogelijk via een fluorescentie-gebaseerde activiteits assay.
In Hoofdstuk 6 laten we nog een nieuwe reactie in egDCC zien waarbij gebruik gemaakt wordt van thiazolidinen. Thiazolidinen worden in verscheidene natuurstoffen gevonden en zijn daarom zeer attractieve bouwstenen vanuit een biochemisch oogpunt. We beschrijven een aantal DCC-experimenten die laten zien dat deze reactie ook in medicinale-chemieprojecten toegepast kan worden. De uitbreiding van de reactiemogelijkheden van cysteïne derivaten naar aromatische aminothiol bouwstenen resulteerde in de oxidatie van de producten. De oxidatie maakt de reactie irreversibel waardoor thiazolidin DCC tot dusver gelimiteerd is tot cysteïne derivaten.
