Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10889/9222
Title: Σχεδιασμός και σύνθεση 4-φορμυλο-υποκατεστημένων πυρρολο[2,3-a]καρβαζολικών αναλόγων με πιθανή ανασταλτική δράση έναντι πρωτεϊνικών κινασών
Authors: Γιάχο, Αλμπάνο
Keywords: Κυτταρικός κύκλος
Πρωτεϊνικές κινάσες
Καρκίνος
Κυκλινοεξαρτώμενες κινάσες (CDK)
Αναστολείς CDK
Pim κινάσες
Αναστολείς Pim κινασών
Πυρρολο[2,3-a]καρβαζόλια
Ινδολοποίηση Fischer
Φορμυλίωση Vilsmeier
Keywords (translated): Cell cycle
Protein kinases
Cancer
Cyclin dependent kinases (CDKs)
CDK inhibitors
Pim kinases
Pim kinases inhibitors
Pyrrolo[2,3-a]carbazoles
Fischer indole synthesis
Vilsmeier formylation
Abstract: Οι πρωτεϊνικές κινάσες είναι ένζυμα που καταλύουν τη μεταφορά φωσφορικής ομάδας από το ATP σε διάφορα πρωτεϊνικά υποστρώματα. Το αποτέλεσμα αυτής της διεργασίας επιφέρει δομικές και λειτουργικές αλλαγές στις πρωτεΐνες αυτές. Ο κυτταρικός κύκλος αποτελεί μια από τις κύριες φυσιολογικές διεργασίες όπου εμπλέκονται οι πρωτεϊνικές κινάσες. Ρυθμίζουν τον κυτταρικό κύκλο, ελέγχουν την μετάβαση από τη μία φάση στην επόμενη και την ομαλή εξέλιξή του. Οι CDKs είναι μια οικογένεια πρωτεϊνικών κινασών με δραστικότητα κινάσης σερίνης/θρεονίνης και κατέχουν κεντρικό ρόλο στη ρύθμιση του κυτταρικού κύκλου. Μεταξύ των διαφόρων CDKs, η CDK1 καταδεικνύεται ουσιώδους σημασίας για την ομαλή εξέλιξη του κυτταρικού κύκλου και την ολοκλήρωση του κυτταρικού πολλαπλασιασμού. Η απορρύθμιση του μηχανισμού ελέγχου του κυτταρικού κύκλου έχει ως αποτέλεσμα την ανεξέλεγκτη αναπαραγωγή κυττάρων γεγονός, που αποτελεί μία από τις κύριες αιτίες εμφάνισης του καρκίνου. Σε πολλούς καρκινικούς τύπους έχουν βρεθεί μεταλλάξεις στις CDKs ή/και απορρύθμιση της λειτουργίας τους. Επίσης, σε όγκους έχουν βρεθεί μεταλλάξεις σε μόρια που ρυθμίζουν τις CDKs και σε μόρια στόχους των CDKs. Μια άλλη οικογένεια πρωτεϊνικών κινασών με δραστικότητα κινάσης σερίνης/θρεονίνης αποτελούν οι Pim κινάσες. Το ευρύ φάσμα των υποστρωμάτων τους επηρεάζει πολλές φυσιολογικές λειτουργίες των κυττάρων, ενώ η μη φυσιολογική ρύθμισή τους μπορεί να επάγει την απορρύθμιση του κυτταρικού κύκλου και να οδηγήσει στην καρκινογένεση. Οι Pim κινάσες υπερεκφράζονται σε όγκους που ο ρόλος τους μελετήθηκε και επιβεβαιώθηκε σε πειραματικά μοντέλα. Επίσης, αυξημένα επίπεδα των Pim1-3 κινασών βρέθηκαν σε διάφορους καρκινικούς τύπους που εμφανίζονται στον άνθρωπο. Για τους παραπάνω λόγους οι πρωτεϊνικές κινάσες αποτελούν ελκυστικό μοριακό στόχο για την αναζήτηση και ανάπτυξη νέων παραγόντων που θα αναστείλουν την δράση τους.Η στόχευση τους με μικρά ετεροκυκλικά μόρια με σκοπό την εκλεκτική αναστολή της ενζυμικής δραστικότητάς τους, φαίνεται να αποτελεί πολλά υποσχόμενη στρατηγική για την θεραπευτική αντιμετώπιση του καρκίνου. Πλήθος αναστολέων πρωτεϊνικών κινασών (CDKs, Pim κινασών) έχουν συντεθεί και βρίσκονται σε προχωρημένες φάσεις κλινικών δοκιμών, ενώ πρόσφατα έλαβε έγκριση κυκλοφορίας από τον FDA ως φάρμακο για ανθρώπινη χρήση ο πρώτος CDK αναστολέας (Ibrance®, Palbociclib), για την θεραπεία γυναικών με (ER)+/(HER2)-ABC. Στο πλαίσιο της συγκεκριμένης ερευνητικής εργασίας σχεδιάστηκαν και συντέθηκαν 4-φορμυλο-υποκατεστημένα πυρρολο[2,3-a]καρβαζολικά ανάλογα 11(a-d)σε μια προσπάθεια ανάπτυξης νέων ενώσεων με σκοπό να εμφανίσουν πιθανή ανασταλτική δράση έναντι των πρωτεϊνικών κινασών. Η πορεία σύνθεσης που ακολουθήθηκε περιλαμβάνει την ινδολοποίηση κατά Fischer της τετραϋδροϊνδολικής κετόνης 6 με κατάλληλα υποκατεστημένη υδροχλωρική χλωρο-φαινυλυδραζίνη 7(a-c) και in situ κυκλοποίηση των ενδιάμεσων αρυλυδραζονών 8(a-d)παρουσία αντιδραστηρίου PPSE αποδίδοντας το μίγμα των προϊόντων 9(a-d) και 10(a-d) (αποδόσεις 89-95%). Ακολούθως, αρωματοποίηση του μίγματος με DDQ σε θερμαινόμενο άνυδρο οξικό αιθυλεστέρα οδήγησε στην παραλαβή των επιθυμητών πλήρως αρωματοποιημένων πυρρολο[2,3-a]καρβαζολικών αναλόγων 10(a-d) (αποδόσεις 33-80%). Οι συνολικές αποδόσεις της ινδολοποίησης κατά Fischer και της αρωματοποίησης με DDQ για την σύνθεση των 10(a-d) κυμάνθηκε από 29 έως 76%. Τα 4-φορμυλο-υποκατεστημένα πυρρολο[2,3-a]καρβαζολικά ανάλογα 11(a-d) παρελήφθησαν μετά την φορμυλίωση σε συνθήκες Vilsmeier των πυρρολο[2,3-a]καρβαζολικών αναλόγων 10(a-d). Τα τελικά προϊόντα 11(a-d) παρελήφθησαν σε αποδόσεις 37-64% μετά από τον διαχωρισμό και τον καθαρισμό τους με χρωματογραφία HPLC ανάστροφης φάσης. Ο NMR φασματοσκοπικός χαρακτηρισμός τους πραγματοποιήθηκε με φάσματα 1H-, 13C-, APT, 1H-1H-COSY, HMBC, HSQC, NOESY και έδειξε ότι η φορμυλίωση λαμβάνει χώρο τοποεκλεκτικά, στη θέση-4 του πυρρολο[2,3-a]καρβαζολικού σκελετού. Οι νέες ενώσεις 11(a-d) που συντέθηκαν στα πλαίσια της παρούσας μελέτης, φέρουν στον βασικό τους σκελετό δομικά χαρακτηριστικά ήδη γνωστών αναστολέων πρωτεϊνικών κινασών. Επίσης, τα 11(a-d) αποτελούν δομικά ανάλογα του FM-100 που έχει δείξει εκλεκτική ανασταλτική δράση επί του συμπλόκου CDK1/κυκλίνη Β (IC50 = 15 μM), ενώ φέρουν μια φορμυλομάδα στη θέση-4 του πυρρολο[2,3-a]καρβαζολικού σκελετού, μια δομική ομοιότητα ως προς τα συγγενικά πυρρολο[2,3-a]καρβαζόλια που δρουν ως εκλεκτικοί αναστολείς των Pim3 και Pim1 κινασών καιβρίσκονται ήδη σε προκλινικές δοκιμές. Αναμένεται η βιολογική αποτίμηση της δράσης των νέων 4-φορμυλο-υποκατεστημένων πυρρολο[2,3-a]καρβαζολικών αναλόγων 11(a-d) έναντι των πρωτεϊνικών κινασών.
Abstract (translated): Protein kinases are enzymes which catalyze the transfer of phosphate group from ATP to several protein substrates. The result of this procedure leads to structural and functional alterations of the proteins. Cell cycle is one of the main physiological processes where protein kinases are involved. They regulate the normal cell cycle progression and transition from one phase to the other. Cyclin dependent kinases (CDKs) constitute a group of serine/threonine kinases which play a key role in the regulation of the cell cycle. Among different kinds of CDKs, CDK1 has been proved essential for the cell cycle progression and the cell proliferation. Deregulation of the cell cycle results in the uncontrolled cell proliferation and the development of cancer. In several tumor types, mutations on cdks and/or deregulation of their function have been observed. In addition, mutations related to CDK regulators or CDK targets have been found in many tumors. Furthermore, Pim kinases are another group of serine/threonine protein kinases. The wide range of their substrates affects many physiological cell functions, while their abnormal regulation may induce deregulation of the cell cycle and leads to carcinogenesis. Pim kinases are overexpressed in tumors, and their role has been studied and confirmed in experimental models. In addition, increased amounts of Pim1-3 kinases were found in various tumor types. As a result, protein kinases constitute an attractive molecular target for the exploration and development of new agents with potential inhibitory activities. Targeting protein kinases with small heterocycles seems to be a promising strategy for the treatment of cancer. A variety of protein kinase inhibitors (CDKs, Pim kinases) have been synthesized and are being used in advanced stages of clinical trials. Recently, the first CDK inhibitor Palbociclib (Ibrance®) was approved by FDA for the treatment of women cancer disease with (ER)+/(HER2)-ABC. The scope of the present research was the design and synthesis of novel 4-formyl-substituted pyrrolo[2,3-a]carbazole derivatives 11(a-d) aiming at the discovery of new compounds with potential protein kinase inhibitory activities. The performed synthetic methodology involved the condensation of the 7-keto-tetrahydroindolic ketone 6 with appropriate substituted chloro-phenylhydrazines 7(a-c) and the in situ Fischer indolization the intermediate arylhydrazones 8(a-d) in the presence of PPSE reagent. The mixture of products 9(a-d) and 10(a-d) was obtained in 89-95% yields. DDQ aromatization of the mixture upon heating in dry ethyl acetate afforded the aromatic pyrrolo[2,3-a]carbazole analogs 10(a-d) (yields 33-80%). The overall yields of these two synthetic steps range among 29-76%. The 4-formyl-substituted pyrrolo[2,3-a]carbazole derivatives 11(a-d) were obtained after the formylation of pyrrolo[2,3-a]carbazole analogs 10(a-d) under Vilsmeier conditions. The final products 11(a-d) were purified and isolated after reverse phase HPLC chromatography (yields 37-64%). The NMR spectroscopic characterization (1H-, 13C, APT, 1H-1H-COSY, HMBC, HSQC, NOESY) of compounds 11(a-d) confirmed the formation of the corresponding 4-formyl substituted derivatives. The new compounds 11(a-d) bear the basic structural features of known protein kinase inhibitors. The derivatives 11(a-d) are structural analogues of compound FM-100, which has exhibited CDK1/cyclin B inhibitory activity (IC50 = 15 μM). Also, they present structural similarity with pyrrolo[2,3-a]carbazoles which have been proved potent Pim3 and Pim1 kinase inhibitors in preclinical studies. The biological evaluation of the new compounds 11(a-d) is in progress.
Appears in Collections:Τμήμα Φαρμακευτικής (ΜΔΕ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Master_Jaho Alb. (Pharmacy).pdf5.09 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.