Vpliv modifikacij 3-(pirolidin-1-il)piridinskega ogrodja zaviralcev C-končne domene proteina toplotnega šoka 90 na protirakavo delovanje

Mihelič, Maša (avtor), Tomašič, Tihomir (mentor), Dernovšek, Jaka (komentor)

Rakava obolenja s svojimi kompleksnimi značilnostmi predstavljajo izziv pri razvoju učinkovitih terapevtskih in diagnostičnih metod. Na tem področju zato v ospredje prihajajo novi multitarčni pristopi, ki vzporedno ciljajo več različnih procesov, vključenih v kancerogenezo. Med njimi je tudi zaviranje proteina toplotnega šoka 90 (Hsp90), ki se vpleta v funkcionalnost več sto onkogenih proteinov in posredno v napredovanje raka. Neuspeh prvih zaviralcev, selektivnih za N-končno domeno Hsp90, je bil povezan s toksičnimi učinki in spodbujanjem odziva toplotnega šoka. Raziskovanje se je zato med drugim preusmerilo tudi v zaviranje Hsp90 preko vezave v C-končno domeno. Ker trenutno na trgu še ni učinkovitih C-končnih zaviralcev, smo se razvoja spojin s tem mehanizmom delovanja lotili tudi v sklopu magistrske naloge. Pripravili smo knjižnice spojin A, B, C in D. Pri načrtovanju smo si pomagali z dostopnimi informacijami o odnosu med strukturo in delovanjem (SAR), pridobljenimi s pomočjo primerjave z znanimi zaviralci C-končne domene Hsp90, saj strukturni podatki o vezavi zaviralcev v C-končno domeno niso na voljo. Naš namen je bil razširiti SAR novih zaviralcev s 3-(pirolidin-1-il)piridinskim osnovnim skeletom, pri čemer je kot izhodišče pri optimizaciji predstavljala spojina TAK-27, sintetizirana na Fakulteti za farmacijo Univerze v Ljubljani. Z modifikacijami različnih strukturnih elementov smo uspešno sintetizirali 15 končnih spojin, pri katerih smo vpliv strukturnih sprememb na in vitro aktivnost ovrednotili s pomočjo rezultatov testa MTS na celični liniji raka dojke MCF-7. Ugotovili smo, da imata na delovanje velik vpliv prisotnost in položaj dušika v osrednjem aromatskem obroču, pri čemer se je za najugodnejše izkazalo mesto orto glede na amidni substituent. Pri iskanju optimalne razdalje od amida do bazičnega centra smo v knjižnicah A-C kot najobetavnejši substituent identificirali β-alanin z razdaljo dveh ogljikovih atomov. Pri vplivu konfiguracije na pirolidinskem stereogenem centru se je izkazalo, da je slednji odvisen od substituenta z bazičnim centrom, medtem ko se je za najboljši ogrodni sistem z vidika aktivnosti izkazal benzenov obroč. S spojinami knjižnice D smo želeli ovrednotiti vpliv halogenih interakcij v primerjavi s hidrofobnimi oziroma π-interakcijami. Z zamenjavo 3,4-diklorofenila z naftilom smo pripravili najaktivnejši analog naše serije spojin, spojino 29, s srednjo zaviralno koncentracijo 1,97 ± 0,15 μM na celični liniji raka dojke MCF-7. Spojina TAK-27 kljub temu ostaja najaktivnejši analog iz serije pirolidinskih C-končnih zaviralcev Hsp90, razširjen odnos med strukturo in delovanjem pa predstavlja pomembna izhodišča za nadaljnjo optimizacijo tega razreda spojin.

• Jezik: Slovenski jezik
• Ključne besede: C-končna domena, Hsp90, 2-naftalen, 3-(pirolidin-1-il)-piridinsko ogrodje, rak, SAR
• Vrsta gradiva: Magistrsko delo/naloga
• Tipologija: 2.09 - Magistrsko delo
• Organizacija: FFA - Fakulteta za farmacijo
• Leto izida: 2025
• PID: 20.500.12556/RUL-176280
• COBISS.SI-ID: 258830595
• Datum objave v RUL: 26.11.2025

Sekundarni jezik

• Jezik: Angleški jezik
• Naslov: Effect of 3-(pyrrolidine-1-yl)pyridine core structure modifications of new heat shock protein 90 C-terminal domain inhibitors on their anticancer activity

Izvleček

Cancer diseases remains one of the most significant public health challenges due to its complex nature, which hinders the development of effective therapeutic and diagnostic strategies. Novel anticancer drugs aim to target multiple processes involved in carcinogenesis. One promising approach is the inhibition of heat shock protein 90 (Hsp90), which regulates the functionality of hundreds of oncogenic proteins and thereby influences disease progression. However, first-generation N-terminal inhibitors failed due to toxicity and induction of the heat shock response. Consequently, research has shifted toward the less-explored C-terminal domain. Since no effective C-terminal inhibitors are currently available on the market, our aim was to develop novel compounds targeting this site. We designed and synthesized four libraries of compounds A, B, C, and D, guided by structure–activity relationship (SAR) insights from known C-terminal inhibitors, even though detailed binding information for the C-terminal domain remains unavailable. Our work focused on expanding the SAR of novel inhibitors built around a 3-(pyrrolidine-1-yl)pyridine scaffold. TAK-27, previously synthesized at the Faculty of Pharmacy, University of Ljubljana, served as the starting point for optimization. Structural modifications were introduced at multiple positions, resulting in the successful synthesis of 15 final compounds. Their anticancer activity was evaluated using the MTS assay on the MCF-7 breast cancer cell line. Our results demonstrate that both the presence and position of nitrogen atoms within the central aromatic ring significantly affect activity, with the ortho position relative to the amide substituent proving most favorable. Optimization of the distance between the amide group and the basic center identified β-alanine (two carbon atoms) as the optimal linker. The stereochemistry of the pyrrolidine center influenced activity in relation to substituents at the basic center, while a benzene ring emerged as the most effective scaffold. In library D, we investigated the role of halogen bonding compared with hydrophobic and π-interactions. Substituting a 3,4-dichlorophenyl group with a naphthyl moiety yielded the most active analogue in our series, compound 29, with a half-maximal inhibitory concentration (IC50) of 1.97 ± 0.15 μM in MCF-7 cells. Nevertheless, TAK-27 remains the most potent pyrrolidine-based C-terminal Hsp90 inhibitor identified to date and represents a strong lead for further optimization.

• Ključne besede: cancer, C-terminal domain, Hsp90, 2-naphthalen, 3-(pyrrolidine-1-yl)pyridine scaffold, SAR