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アデノシンA受容体に対する新規共有結合部分アゴニストの設計と薬理学的プロファイル
Design and Pharmacological Profile of a Novel Covalent Partial Agonist for the Adenosine A Receptor.
PMID: 32653590 DOI: 10.1016/j.bcp.2020.114144.
抄録
G タンパク質共役型受容体（GPCR）の部分アゴニストは、完全アゴニストに比べてオンターゲットでの安全性が向上した新規薬物療法の機会を提供します。ヒトのアデノシンA受容体（hAAR）については、これがカパデノソンの発見につながっており、心不全を対象とした第IIa相臨床試験が行われている。そのため、新規な hAAR 部分アゴニストの設計とプロファイリングが重要な研究対象となっている。本研究では、電子親油性フルオロスルホニル部位を有するカパデノソン誘導体であるLUF7746を非可逆的に結合するhAARモジュレーターとして開発したことを報告する。一方、本研究では、メチルスルホニル部位を有する非反応性リガンドであるLUF7747をコントロールプローブとして設計した。放射性リガンド結合アッセイでは、LUF7746 の見かけの親和性は、プレインキュベーション時間が長くなるにつれてナノモルの範囲で増加し、時間の経過とともに共有結合のレベルが増加していることを示唆しています。さらに、完全アゴニストである CPA と比較して、LUF7746 は hAAR 媒介の G タンパク質活性化アッセイでは部分的なアゴニストであり、アンタゴニスト/逆アゴニストによるブロッキングに抵抗性であった。また、アミノ酸 Y271 が共有結合型相互作用の主要なアンカーポイントであることが明らかになった。さらに、LUF7746 が A 受容体を介した細胞形態学的応答を不可逆的に活性化することを確認するために、ラベルフリーの全細胞アッセイを設定した。これらの結果から、LUF7746 は新規の共有結合型 hAAR 部分アゴニストであり、受容体の活性化過程をさらにマッピングするための貴重な化学的プローブであると結論づけた。また、共有結合型部分アゴニストは、完全アゴニストと比較して副作用が少なく、安全性の高い治療法のプロトタイプとなる可能性がある。
Partial agonists for G protein-coupled receptors (GPCRs) provide opportunities for novel pharmacotherapies with enhanced on-target safety compared to full agonists. For the human adenosine A receptor (hAAR) this has led to the discovery of capadenoson, which has been in phase IIa clinical trials for heart failure. Accordingly, the design and profiling of novel hAAR partial agonists has become an important research focus. In this study, we report on LUF7746, a capadenoson derivative bearing an electrophilic fluorosulfonyl moiety, as an irreversibly binding hAAR modulator. Meanwhile, a nonreactive ligand bearing a methylsulfonyl moiety, LUF7747, was designed as a control probe in our study. In a radioligand binding assay, LUF7746's apparent affinity increased to nanomolar range with longer pre-incubation time, suggesting an increasing level of covalent binding over time. Moreover, compared to the reference full agonist CPA, LUF7746 was a partial agonist in a hAAR-mediated G protein activation assay and resistant to blockade with an antagonist/inverse agonist. An in silico structure-based docking study combined with site-directed mutagenesis of the hAAR demonstrated that amino acid Y271 was the primary anchor point for the covalent interaction. Additionally, a label-free whole-cell assay was set up to identify LUF7746's irreversible activation of an A receptor-mediated cell morphological response. These results led us to conclude that LUF7746 is a novel covalent hAAR partial agonist and a valuable chemical probe for further mapping the receptor activation process. It may also serve as a prototype for a therapeutic approach in which a covalent partial agonist may cause less on-target side effects, conferring enhanced safety compared to a full agonist.
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