Het idee van onomkeerbare remmers die zich permanent aan een doeleiwit hechten, heeft steeds meer aandacht gekregen voor toepassing in de mogelijke ontwikkeling van geneesmiddelen. Een van de vele hindernissen is echter de mogelijkheid dat eiwitmutaties anders effectieve geneesmiddelen farmacologisch inactief maken.

De huidige covalente remmers hebben reactieve groepen waarvan bekend is dat ze een enkele reactie in doeleiwitten induceren, waardoor ze onomkeerbaar worden uitgeschakeld. Soms kunnen mutaties echter gemakkelijker optreden bij specifieke aminozuren, waardoor deze deactivering wordt verstoord.

Nu heeft een team van onderzoekers van de Universiteit van Kyoto een nieuwe reactant ontwikkeld die de werkzaamheid aantoont op eiwitten die resistente mutaties hebben gekregen.

"In Bruton-type tyrosinekinase (BTK), een belangrijk medicijndoelwit, is een mutatie waarbij aminozuren cysteïne in serine betrokken zijn - genaamd C481S - bekend, maar we hebben er nog geen gezien voor ons lysinedoelwit", merkt Tomonori Tamura van de Graduate op. Technische School.

"Toch is het veelbetekenend dat onze onomkeerbare remmer op zijn minst het C481S-probleem kan aanpakken", voegt Tamura toe.

Conventionele onomkeerbare remmers die in de klinische praktijk worden gebruikt, reageren alleen met proteïnecysteïneresiduen.

Bovendien is cysteïne – het meest reactieve van de twintig aminozuren – niet overvloedig aanwezig op reactie- of bindingsplaatsen. Dit aminozuur kan worden gemuteerd in een ander aminozuur, waardoor de op cysteïne gerichte onomkeerbare remmers niet effectief zijn tegen geneesmiddelenresistente eiwitten.

N-acyl-N-arylsulfonamide, of ArNASA, kan daarentegen reageren met lysineresiduen en is zeer stabiel in serumbevattende media en andere fysiologische omgevingen.

"Gebruikmakend van deze reactie-eigenschap hebben we de eerste onomkeerbare remmer van BTK ontwikkeld, die medicijnresistente mutaties heeft", voegt Tamura toe.

De jacht van het Tamura-team op bruikbare reactieve groepen kan met ArNASA vruchten afwerpen. Belangrijk is dat de elektrofielen beperkende factoren verwijderen door hydrolytische inactivatie en onbedoelde reacties met off-target-eiwitten te minimaliseren.

Zodra het doelwit in contact komt met de onomkeerbare remmer, reageert de reactieve groep chemisch met de aminozuren van het eiwit om een ​​covalente binding te vormen. Er ontstaat een onverbiddelijke bindingsplaats, die de eiwitactiviteit onomkeerbaar remt.

Tamura's team verbeterde een eerdere NASA-groep – qua werkzaamheid vergelijkbaar met ArNASA maar ineffectief in serumbevattende media – door de nieuwe reactieve groep te synthetiseren met behulp van aromatische aminen als uitgangsmaterialen. De onderzoekers pasten de ArNASA-groep toe op BTK, een belangrijk therapeutisch doelwit voor bloedkankers zoals chronische lymfatische leukemie.

"Onze studie zal verder reiken dan celgebaseerd onderzoek naar in vivo, waardoor de weg wordt vrijgemaakt voor de ontwikkeling van medicijnen met diverse reactantgroepen die inwerken op specifieke aminozuren", besluit Tamura.

Het onderzoek is gepubliceerd in het Journal of the American Chemical Society .

Meer informatie: Masaharu Kawano et al, Lysine-reactieve N-Acyl-N-aryl Sulfonamide Kernkoppen:verbeterde reactie-eigenschappen en toepassing bij de covalente remming van een Ibrutinib-resistente BTK-mutant, Journal of the American Chemical Society (2023). DOI:10.1021/jacs.3c08740

Journaalinformatie: Journaal van de American Chemical Society

Aangeboden door de Universiteit van Kyoto