ヒストン脱アセチル化酵素6/8とブロモドメインBRPF1のデュアルターゲティング阻害剤の設計、合成、生物学的評価

Design, synthesis, and biological evaluation of dual targeting inhibitors of histone deacetylase 6/8 and bromodomain BRPF1.

• Ehab Ghazy
• Patrik Zeyen
• Daniel Herp
• Martin Hügle
• Karin Schmidtkunz
• Frank Erdmann
• Dina Robaa
• Matthias Schmidt
• Elizabeth R Morales
• Christophe Romier
• Stefan Günther
• Manfred Jung
• Wolfgang Sippl

抄録

ヒストン修飾タンパク質、特にヒストン脱アセチラーゼ（HDAC）とブロモドメインは、抗がん剤治療の新たな有望なターゲットとして注目されています。本研究では、利用可能な結晶構造とドッキング研究に基づいて、HDAC6/8とブロモドメインおよびPHDフィンガー含有タンパク質1（BRPF1）の両方を阻害するデュアルインヒビターを設計した。生化学的および生物物理学的試験の結果、化合物23a,bおよび37は両方の標的タンパク質に対してナノモルの阻害剤であることが示された。また、合成された阻害剤の詳細な構造活性関係は、広範なドッキングおよび分子動力学的研究によって推論された。急性骨髄性白血病（AML）細胞を用いた細胞実験では、阻害剤の透過性が悪いためか、弱い効果しか示されませんでした。また、ウエスタンブロット法（チューブリンとヒストンのアセチル化）を用いて細胞内のタンパク質アセチル化レベルを測定し、様々な癌細胞株への効果を評価することで、新規阻害剤の標的関与と細胞活性を解析することを目的とした。

Histone modifying proteins, specifically histone deacetylases (HDACs) and bromodomains, have emerged as novel promising targets for anticancer therapy. In the current work, based on available crystal structures and docking studies, we designed dual inhibitors of both HDAC6/8 and the bromodomain and PHD finger containing protein 1 (BRPF1). Biochemical and biophysical tests showed that compounds 23a,b and 37 are nanomolar inhibitors of both target proteins. Detailed structure-activity relationships were deduced for the synthesized inhibitors which were supported by extensive docking and molecular dynamics studies. Cellular testing in acute myeloid leukemia (AML) cells showed only a weak effect, most probably because of the poor permeability of the inhibitors. We also aimed to analyse the target engagement and the cellular activity of the novel inhibitors by determining the protein acetylation levels in cells by western blotting (tubulin vs histone acetylation), and by assessing their effects on various cancer cell lines.

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