Sinteza N-benzilpiperidinskih zaviralcev C-končne domene proteina toplotnega šoka 90

Rahne, Jaka (avtor), Tomašič, Tihomir (mentor), Cingl, Jernej (komentor)

Proteini toplotnega šoka 90 (Hsp90) so šaperoni, ki imajo ključno vlogo pri stabilizaciji in aktivaciji številnih proteinov, vključno z nekaterimi onkoproteini, ki so pomembni za rast in preživetje rakavih celic. Zaradi povečane ekspresije izoform Hsp90 (Hsp90α, Hsp90β, Grp94 in TRAP1) pri različnih vrstah raka je družina Hsp90 obetavna terapevtska tarča, saj lahko z modulacijo delovanja destabiliziramo ključne proteine v rakavih celicah, kar vodi v njihovo smrt. Večina raziskav je bila v preteklosti usmerjena v razvoj zaviralcev N-končne domene Hsp90, vendar je bil klinični razvoj večinoma ustavljen zaradi toksičnosti in preživetvene indukcije odziva toplotnega šoka in posledične neučinkovitosti terapije. Sodobne raziskave modulacije delovanja Hsp90 so usmerjene predvsem v razvoj zaviralcev C-končne domene (CKD) in selektivne zaviralce posameznih izoform Hsp90. Pri eksperimentalnem delu magistrske naloge smo sintetizirali različne analoge N- benzilpiperidinskih zaviralcev C-končne domene Hsp90. Namen je bil razviti zaviralce, ki bi zaustavili rast in proliferacijo rakavih celic, predvsem pri agresivnih oblikah raka, kot sta Ewingov sarkom in rak dojke. S spreminjanjem strukture izhodiščnih zaviralcev tega strukturnega razreda smo poskušali izboljšati jakost protirakavega delovanja spojin. V magistrski nalogi je opisan tudi poskus sinteze selektivnih zaviralcev izoforme TRAP1. To smo poskušali narediti tako, da smo zaviralcem C-končne domene pripeli skupino za tarčno dostavljanje v mitohondrije. Rezultati testa MTS v celičnem modelu Ewingovega sarkoma SK-N-MC in trojno negativnega raka dojke MDA-MB-231 so pokazali, da spojine vplivajo na viabilnost rakavih celic, kar je posredni dokaz njihovega protirakavega delovanja. Ugotovili smo, da menjava diklorofenilnega fragmenta z večjim aromatskim substituentom ohranja ali izboljša aktivnost spojin na rakavih celicah, uvedba alifatskega substituenta pa jakost delovanja na celicah zmanjša. Rezultati magistrske naloge bodo pripomogli k razvoju novih zaviralcev C-končne domene Hsp90, saj smo pridobili dodaten vpogled v povezavo med strukturo in delovanjem tega strukturnega razreda. V prihodnje bi bilo smiselno razviti drugačno sintezno pot za pripenjanje skupine za ciljano dostavo v mitohondrije na zaviralce C-končne domene Hsp90 in tako doseči selektivno delovanje na izoformo TRAP1.

• Jezik: Slovenski jezik
• Ključne besede: Hsp90, C-končna domena, rak, zaviralci Hsp90, N-benzilpiperidin
• Vrsta gradiva: Magistrsko delo/naloga
• Tipologija: 2.09 - Magistrsko delo
• Organizacija: FFA - Fakulteta za farmacijo
• Leto izida: 2025
• PID: 20.500.12556/RUL-175446
• COBISS.SI-ID: 256559619
• Datum objave v RUL: 28.10.2025

Sekundarni jezik

• Jezik: Angleški jezik
• Naslov: Synthesis of N-benzylpiperidine-based inhibitors of the heat shock protein 90 C-terminal domain

Izvleček

Heat shock proteins 90 (Hsp90) are chaperones that play a crucial role in stabilizing and activating numerous proteins, including certain oncoproteins essential for cancer cell growth and survival. Due to the increased expression of Hsp90 isoforms (Hsp90α, Hsp90β, Grp94, and TRAP1) in various types of cancer, the Hsp90 family represents a promising therapeutic target, as modulating its function can destabilize key proteins in cancer cells, ultimately leading to their death. Most past research focused on developing inhibitors targeting the N-terminal domain of Hsp90; however, clinical development was largely halted due to toxicity and the survival-inducing heat shock response, rendering the therapy ineffective. Modern research on Hsp90 modulation is primarily directed toward developing C-terminal domain (CTD) inhibitors and isoform-selective inhibitors. In the experimental part, we synthesized various analogs of N-benzylpiperidine inhibitors targeting the C-terminal domain of Hsp90. The goal was to develop inhibitors that would halt the growth and proliferation of cancer cells, particularly in aggressive cancers such as Ewing sarcoma and breast cancer. By modifying the structure of starting inhibitors from this structural class, we aimed to improve the anticancer activity of compounds. The work also describes an attempt to synthesize selective inhibitors of the TRAP1 isoform. This was attempted by attaching a mitochondrial-targeting group to the C-terminal domain inhibitors. Results from the MTS assay on the SK-N-MC Ewing sarcoma model and the MDA-MB-231 triple-negative breast cancer model demonstrated that the compounds affect cancer cell viability, providing indirect evidence of their anticancer activity. We found that replacing the dichlorophenyl fragment with a larger aromatic substituent maintains or improves compound activity in cancer cells, whereas introducing an aliphatic substituent reduces potency. The findings of this work contribute to the development of new Hsp90 C-terminal domain inhibitors by providing further insight into the structure-activity relationship of this structural class. Future research should focus on developing an alternative synthetic route for attaching the mitochondrial-targeting group to Hsp90 C-terminal domain inhibitors, thereby achieving selective activity on the TRAP1 isoform.

• Ključne besede: Hsp90, C-terminal domain, cancer, Hsp90 inhibitors, N-benzylpiperidine