알츠하이머병 치료제로서 C-Jun N 말단 키나제 억제제 개발에 대한 관점: 도킹 연구를 통한 구조 조사
Aug 18, 2023
추상적인:
c-Jun N-말단 키나제(JNK)는 다양한 자극에 의해 유발되는 세포 사멸에 중요한 역할을 합니다. JNK3 이소형은 주로 뇌에서 발현되기 때문에 알츠하이머병(AD), 파킨슨병(PD) 등 다양한 신경퇴행성 질환에서 중추적인 역할을 하는 것으로 여겨지지만 아직까지 타당한 치료법은 부족하다. 새롭고 선택적인 JNK3 억제제를 개발하기 위해 우리는 JNK 억제제에 대해 출판된 기사, 특히 구조적 관점과 도킹 통찰력에 초점을 맞춘 기사에 대한 10년 검토(2011~2021)를 수행했습니다. 우리는 JNK3 억제제를 사용하여 JNK의 세 가지 이소형, 즉 홀로 단백질과 공결정 구조의 구조를 관찰하고 AD 치료제로서 선택적 JNK3 억제제의 중요한 구조적 측면을 요약했습니다.
파킨슨병은 흔한 신경계 퇴행성 질환으로 떨림, 경직, 운동 둔화, 균형 장애 등이 주요 증상이다. 그러나 파킨슨병 증상과 관련된 기억 기능의 문제가 주목을 받고 있다.
연구에 따르면 파킨슨병 환자의 기억력은 인지 작업을 수행할 때 크게 영향을 받으며, 일부 환자에서는 주의력 상실, 인지 민감도 저하 등 인지 기능 장애도 나타나는 것으로 나타났습니다. 그러나 이것이 파킨슨병 환자가 좋은 기억력을 가질 수 없다는 것을 의미하지는 않습니다.
파킨슨병 환자는 지속적인 연습과 훈련, 특히 일부 기억력 훈련과 운동을 통해 기억력을 향상시킬 수 있습니다. 이러한 운동은 파킨슨병 환자의 인지 능력을 향상시키고, 보다 긍정적인 자신감을 키우며, 삶의 질을 향상시키고, 자존감을 향상시키는 데 도움이 될 수 있습니다.
그 중 많은 읽기, 쓰기, 수학적 계산, 그림 그리기 등의 활동을 포함하는 몇 가지 간단한 기억력 훈련은 파킨슨병 환자의 인지 능력을 효과적으로 향상시키고 삶을 보다 긍정적이고 자신감 있게 대할 수 있도록 해줄 수 있습니다. 또한 위치 기억, 숫자 기억, 문자 기억, 사건 순서 기억 등 일부 기억 훈련도 매우 효과적입니다. 이러한 훈련을 통해 파킨슨병 환자는 다양한 문제에 더 잘 직면하고 대처하며 새로운 생활 상황에 더 잘 적응할 수 있습니다.
대체로 파킨슨병이 환자의 주의력과 기억력에 영향을 미칠 수 있지만, 적절한 인지 훈련과 운동은 환자의 인지 기능을 향상시키고 새로운 생활 상태에 더 잘 적응하는 데 도움이 될 수 있습니다. 그러므로 파킨슨병 환자들은 기억력 문제를 두려워할 필요가 없으며, 긍정적이고 긍정적인 태도로 삶을 대하는 한, 분명 행복하고 활동적인 삶을 살게 될 것입니다. 기억력을 향상시켜야 함을 알 수 있습니다. 시스탄체는 기억력을 크게 향상시킬 수 있습니다. 왜냐하면 고기 페이스트는 많은 독특한 효과를 지닌 중국의 전통 약재이기 때문입니다. 그 중 하나는 기억력을 향상시키는 것입니다. 다진 고기의 효능은 카르복실산, 다당류, 플라보노이드 등 다양한 활성 성분에서 비롯됩니다. 이러한 성분은 다양한 경로를 통해 뇌 건강을 증진할 수 있습니다.
키워드:
알츠하이머병; c-Jun N-말단 키나제; 소분자 단백질 키나제 억제제; JNK3; 선택성.
1. 소개
단백질 키나아제는 65년 전에 발견되었지만 치료 목표로 삼은 지 30년도 채 되지 않았습니다[1,2]. 많은 질병에 대한 단백질 키나아제의 관련성은 수많은 연구를 기반으로 확립되었으며, 그러한 키나아제는 오랫동안 유망한 분자 표적 그룹이었습니다. 인간 게놈에는 518개의 알려진 단백질 키나아제가 인코딩되어 있으며, 단백질 키나아제는 모든 단백질의 약 1/3을 인산화합니다[3,4]. 이 분야에서 많은 제약회사와 학계의 연구자들이 열심히 노력한 결과, 2021년 기준으로 67개의 저분자 키나아제 억제제 약물이 미국 FDA의 승인을 받았습니다[5].
만성골수성백혈병 치료제인 글리벡은 노바티스가 개발한 뒤 2001년 출시해 단백질 키나제 억제제 시대를 열었다. 이 치료법은 여전히 적용 범위를 확장하고 있습니다. 이에 따라 2011년에는 9종의 소분자 단백질 키나제 억제제가 미국 FDA의 승인을 받았으며, 암 등 증식성 질환을 단독으로 타깃으로 삼았다. 마찬가지로, 지금까지 승인된 대부분의 단백질 키나제 억제제는 종양학에 사용됩니다. 그러나 단백질 키나아제는 염증성, 면역학적, 심혈관 질환뿐만 아니라 알츠하이머병(AD) 및 파킨슨병(PD)과 같은 중추신경계(CNS) 장애를 비롯한 많은 다른 질병에도 관여합니다. 2011년에는 JAK1 및 JAK2 억제제인 룩소리티닙이 골수 섬유증 치료제로 승인되었습니다. 이번 승인과 함께 비종양성 키나제 억제제 분야의 연구가 더욱 활발해졌습니다[7]. FDA가 승인한 67개의 단백질 키나제 억제제 중 종양학 이외의 질병을 표적으로 하는 약물은 무려 10개에 달하지만 아직 CNS 장애에 대한 단백질 키나제 억제제는 없습니다.
AD는 1906년에 발견되었으며, 사후 검사에서 타우엉킴과 아밀로이드 베타(A) 플라크라는 두 가지 명확한 바이오마커가 관찰되었으나, 2021년 현재 명확한 치료 표적은 아직 확인되지 않았습니다. 급속한 인구 고령화로 인해 알츠하이머병(AD)과 같은 퇴행성 신경질환은 주요 사회문제로 대두되고 있으며, 환자뿐만 아니라 환자 주변의 개인에게도 큰 영향을 미치고 있다[8,9]. 소분자 단백질 키나제 억제제가 광범위한 질병에 사용되고 있기 때문에 분자 표적이 CNS 장애 분야에서 상당한 관심을 끌고 있습니다. 많은 잠재적 CNS 단백질 키나제 중에서 우리는 미토겐 활성화 단백질 키나제 계열의 구성원인 c-Jun N-말단 키나제(JNK)를 선택했습니다. JNK는 c-Jun, ATF, APP 및 tau를 포함한 여러 세포사멸 관련 전사 인자를 인산화하고 세포사멸을 유도합니다.
JNK는 사이토카인, 신경독, 산화 스트레스, 지방산과 같은 다양한 자극에 반응합니다. 자극이 처음 세포막에 도달하면 인산화를 통해 신호가 미토겐 활성화 단백질 키나제(MAPKKK), MAPKK4 및 MAPKK7로 전달됩니다. 다음으로 활성화된 MAPKK4와 MAPKK7은 서로 다른 두 위치에서 JNK를 인산화시키고, 인산화된 JNK는 c-Jun의 N 말단을 인산화하여 세포사멸 신호를 유도합니다. 또한 JNK는 BIM 및 BMF와 같은 세포사멸 단백질을 직접 인산화하고 이를 활성화하여 카스파제를 활성화합니다[12]. 전반적으로 JNK는 세포사멸의 생리학적 과정에 크게 관여합니다. JNK 변종의 10가지 다른 스플라이스(4개의 JNK1/2 동형접합성 및 2개의 JNK3 상동성)를 인코딩하는 세 가지 다른 인간 JNK 유전자, 즉 jnk1, jnk2 및 jnk3이 있으며, 그 중 JNK1과 JNK2가 가장 널리 발현됩니다(그림 1).
JNK1 및 JNK2와 달리 JNK3은 대부분 뇌에서 발현되며 심장과 고환에서는 극히 일부만 발현됩니다. JNK3은 신경세포 사멸과 관련된 신경퇴행성 질환의 잠재적인 치료 표적으로 간주되어 왔습니다. c-Jun이 JNK3에 의해 인산화되면 타우 엉킴 성숙도 촉진됩니다. 또한 JNK3은 타우 단백질을 직접 인산화하여 타우 엉킴을 형성하는 것으로 알려져 있습니다.
AD 병리의 또 다른 바이오마커인 아밀로이드 베타도 JNK3와 관련이 있습니다. JNK3는 T688에서 아밀로이드 전구체 단백질(APP)을 인산화시켜 APP 세포내이입을 유발하는데, 이는 전체 아밀로이드-베타 형성 과정에서 가장 중요한 단계로 알려져 있습니다[13].
A 플라크 유발 세포 사멸의 기본 메커니즘은 아직 불분명합니다. 플라크는 AMP 활성화 단백질 키나제(AMPK)의 인산화를 유도하고, 활성화된 AMPK는 S1387과 S792에서 TSC2와 Raptor를 인산화합니다. 이 과정은 mTOR 경로와 대표적인 세포 구조 시스템을 억제하고 단백질 발현을 방지하는 번역 차단을 유도합니다[14]. 이 현상은 JNK3를 재활성화하는 염증 반응과 같은 2차 반응을 유도하는 펼쳐진 단백질 반응을 동반하는 광범위한 산화 소포체 스트레스를 유발합니다. JNK3가 억제되면 AD 환자의 뇌에서 신경 세포 사멸이 감소할 것이라고 예측하는 또 다른 근거는 JNK3 녹아웃 FAD 마우스 모델에서 신경 세포 사멸과 인지 저하도 감소했다는 것입니다[15](그림 2 참조).
2. JNK 억제제 개발 현황
2.1. Pan-JNK 억제제
SP600125(그림 3)는 JNK3, JNK2 및 JNK1에 대해 각각 90, 40 및 40nM의 IC50 값을 갖는 최초의 알려진 범 JNK 억제제입니다. 이 화합물은 연구된 최초의 JNK 억제제였으며 JNK의 세포내 신호 전달 경로에 대한 이해가 확장되었습니다. 처음에는 암세포를 세포사멸 세포사멸의 지표로 사용하여 개발되었으나 나중에 이 화합물은 MPTP로 유도된 PD 동물 모델에서 신경보호 효과를 나타냈습니다. 또한 AD 동물 모델에서 신경섬유 얽힘과 A 플라크를 감소시켰습니다[16-18]. SP600125의 효능과 선택성은 약물 개발로 이어지지는 않았지만 많은 과학자들이 JNK를 매력적인 약물 표적으로 간주하게 만든 화합물입니다.
AS602801(그림 3)은 경구 활성 pan-JNK 억제제입니다. JNK3, JNK2 및 JNK1에 대해 각각 230, 90 및 80nM의 IC50 값이 나타납니다. 호르몬과의 병용 요법으로 사용하거나 개코원숭이와 설치류 모델에서 단독 요법으로 사용했을 때 자궁내막증에 상당한 효과가 있음이 입증되었습니다. AS602801은 선택적 억제제는 아니지만 SP600125와 달리 AS602801 치료제로 면역 관련 질환을 표적으로 삼으려는 시도가 있었다. 이 화합물은 자궁내막증을 적응증으로 하여 2012년에 2상 임상시험에 들어갔습니다[19,20].
Tanzisertib(그림 3)는 JNK3, JNK2 및 JNK1에 대한 IC50 값이 각각 6, 7 및 61 nM인 세 번째 경구 활성 범JNK 억제제입니다. 탄지세르팁은 블레오마이신 유발 폐섬유증 모델을 특발성 폐섬유화증의 표적질환으로 활용한 동물실험에서 유효성이 입증됐다. 또한 실험을 통해 LPS로 유발된 급성 쥐의 TNF- 생산 PK-PD 모델에서 TNF- 생산을 감소시키는 것으로 나타났습니다. 특발성 폐섬유화증을 적응증으로 하여 임상 2상 시험에 들어갔으나 알 수 없는 이유로 시험이 중단되었다[21].
2.2. 선택적 JNK 억제제
화합물 1(그림 4)은 다음과 같은 활성 수준을 갖는 선택적 JNK3 억제제입니다.<1 nM for JNK3, 210 nM for JNK2, and 518 nM for JNK1. Unlike the pan-JNK inhibitors, it is characterized by isoform selectivity toward JNK3, which is mainly expressed in the brain. Therefore, it was developed to target Parkinson's disease [22]. Compound 2 (Figure 4) was synthesized from compound 1. It has a thiophenyl pyrazolone scaffold and selectivity for other kinases, as well as JNK1 and JNK2 isoforms. Its activity on JNK3 has an IC50 of 35 nM, and it exhibits a much better DMPK profile in vivo compared to previously reported JNK3 inhibitors (1 in Figure 4). It has also been demonstrated that this compound could be an orally available and blood-brain barrier (BBB)-penetrable [23].
화합물 3(그림 4)은 다단계 구조 기반 가상 스크리닝을 통해 발견되었습니다. 이는 JNK3에 대해 40nM IC50을 나타내고 JNK1 및 JNK2에 비해 2500-배 이소형 선택성을 나타내며 398 키나제에 대해 우수한 선택성 프로파일을 나타냅니다. 이는 또한 시험관 내에서 AD의 잠재적인 치료제인 LiCl에 비해 SH-SY5Y 세포에서 A 유발 세포 독성에 대해 더 큰 신경 보호 활성을 나타냅니다. 생쥐를 사용한 동물 연구에서는 학습 및 기억 능력이 증가한 것으로 나타났으며 기본 메커니즘에 대한 연구에서는 이 화합물이 피질과 해마에서 APP와 타우 단백질의 인산화 감소에 따른 JNK 억제를 통해 원섬유 A 플라크의 확산을 크게 감소시킬 수 있음이 밝혀졌습니다. [24].
화합물 4(그림 4)는 IC50 값이 JNK3의 경우 16nM, JNK2의 경우 97nM, JNK1의 경우 420nM인 JNK{2}} 및 JNK{3}} 선택적 억제제입니다. JNK2 isoform 선택성은 달성되지 않았지만 화합물은 다른 MAPK 계열 및 JNK1 isoform에 비해 높은 선택성을 나타냈습니다. 신경퇴행성 질환 치료제를 위한 JNK3 억제제로서 이 화합물은 유리한 BBB 투과성을 나타냈습니다[25].
3. JNK 활성 사이트의 구조적 관점 분석
3.1. JNK1, JNK2, JNK3 결정 구조의 중첩
JNK1과 JNK3의 구조를 비교하기 위해 화합물 3을 JNK3(Protein Data Bank(PDB) ID: 4WHZ)에 도킹했습니다. 인돌린{5}}1 성분은 힌지 영역에 위치하며 Met149의 골격에 있는 NH의 수소 및 카르보닐 산소와 상호작용합니다. 티아졸-4-1의 질소는 워터브리지를 통해 Lys93과 수소결합을 형성하고, 2-클로로-페닐기는 Ile124, Leu126, Leu144, Val145, Met146, 및 게이트키퍼 잔기 Met146 너머의 활성 사이트 뒷면에 위치한 Leu206. Met146은 JNK3의 방향족 고리(화합물 3의 2-클로로-페닐 그룹)와 상호작용합니다.
JNK3과 함께 화합물 3의 도킹된 위치가 JNK1(PDB ID: 3PZE, 2XRW, 4QTD, 3ELJ, 4AWI 및 4L7F)의 결정 구조에 중첩되었을 때(그림 5), 관찰된 JNK1 구조의 모든 Met108 잔기가 JNK3의 메티오닌146과 달리 선택성 포켓을 차지하는 2-클로로-페닐 그룹과 충돌할 수 있습니다[26]. 이러한 메티오닌 충돌은 JNK1에 비해 JNK3에 대한 화합물 3의 선택성을 설명할 수 있습니다.
게이트키퍼 잔기 메티오닌108이 JNK2의 활성 부위에서 어떻게 작용하는지 확인하기 위해 화합물 3의 도킹된 포즈를 공개된 JNK2의 3개 결정 구조(PDB ID: 3E7O, 7CML 및 3NPC)에 중첩했습니다(그림 6). 3E7O의 Met108은 선택성 포켓을 차지하는 2-클로로-페닐 그룹과 충돌하지만, 7CML 및 3NPC의 Met108은 황-파이 상호작용을 통해 2-클로로-페닐 그룹과 상호작용합니다. JNK3의 활성 사이트[32]. 황-파이 상호작용을 형성하는 두 구조는 공결정화된 리간드가 없는 홀로효소이거나, 공결정화된 리간드가 이미 선택성 포켓을 차지하는 방향족 고리를 가지고 있습니다. JNK1에 대해서만 이소형 선택성을 갖는 화합물 4의 결정 구조에서 나프탈렌 부분은 JNK3의 Met146 잔기와 황-파이 상호 작용을 가지며 JNK2의 IC50은 97nM으로 합리적인 활성 수준입니다. 알리세르팁의 경우 JNK3(표시되지 않음)에 있는 알리세르팁의 결정 구조를 고려하면 트리플루오로페닐 그룹이 선택성 포켓을 차지하고 Met146과 상호작용하지만 JNK2의 활성은 JNK3의 활성과 거의 동일합니다. 이러한 관찰을 결합함으로써 우리는 화합물 4가 JNK2의 게이트키퍼 잔기 Met108이 JNK3과 유사한 소수성 포켓을 형성할 만큼 충분히 이동하도록 유도한다는 결론을 내렸습니다.
JNK3의 활성 부위에 있는 게이트키퍼 잔기인 Methionine146의 거동은 위에서 설명한 것과 동일한 방법을 사용하여 관찰되었습니다(그림 7). JNK3(PDB ID: 4WHZ, 4W4W, 3OY1, 7KSI)의 4개 결정 구조에 있는 Met146 그룹은 2개 결정 구조(PDB ID: 6EMH, 6EQ9)를 제외하고 2-클로로-페닐 그룹과 황-파이 상호 작용을 나타냅니다. ) 공결정화된 리간드가 소수성 주머니를 차지하지 않는 경우입니다[26-32]. JNK2 구조에서 화합물에 의해 유도된 메티오닌 잔기의 이동과 소수성 주머니의 형성은 JNK3 구조에서 더 일반적입니다. 이러한 경향은 JNK의 이소형 선택성을 설명할 수 있습니다. JNK1의 관찰된 결정 구조에서 Met108 잔기는 소수성 포켓을 형성할 만큼 충분히 이동하지 않지만, JNK2 및 JNK3의 결정 구조에서는 메티오닌 잔기가 억제제와 함께 소수성 포켓을 생성할 만큼 충분히 이동합니다. 따라서 JNK1의 선택성은 소수성 포켓 점유를 통해 달성할 수 있지만 JNK2의 선택성은 추가적인 설명이 필요합니다.
3.2. JNK1과 JNK3 사이의 다른 잔류물
JNK3의 활성 부위를 구성하는 잔기를 조사하기 위해 JNK3의 잔기 서열 45~400을 관찰하고 Leu144 잔기가 활성 부위에 선택성 포켓의 요소로 존재한다는 것을 발견했습니다. Leu144는 JNK3(PDB ID: 3OY1)의 결정 구조에서 화합물 4의 나프탈렌 고리와 소수성 상호 작용을 형성합니다(그림 8a). 그러나 JNK1(PDB ID: 3PZE)의 결정 구조가 3OY1의 공결정화된 리간드에 중첩되면(그림 8b), 동일한 위치에 Leu144 잔기 대신 Ile106이 존재하고 화합물 4의 나프탈렌 고리와 충돌합니다. [37]. JNK3의 결정 구조에 있는 Leu144와 나프탈렌 고리 사이의 거리는 3.53Å으로 유지되지만, JNK1의 결정 구조에 있는 Ile106은 2.26Å의 거리로 너무 가까워서 나프탈렌 고리와의 접촉 불량을 유발합니다. JNK2도 JNK3과 같은 위치에 Leu144를 갖고 있기 때문에 선택성 포켓을 차지하는 것이 JNK1과 JNK2의 선택성을 달성하기 위한 절대 조건은 아니라고 결론 내릴 수 있습니다.
4. 이소형 선택성에 기여하는 각 화합물의 기능 그룹
결합 모드에서 선택적 억제제 화합물 1에 대한 구조적 단서를 확인하기 위해 화합물 1-JNK3 공결정 복합체를 자세히 분석했습니다(그림 9). Met149 힌지 영역에서는 한 쌍의 수소결합이 형성되고, 벤즈아미드의 NH 그룹은 수소결합 공여체 역할을 하며, 피라졸 고리의 2-질소는 수소결합 수용체 역할을 합니다. 우레아 그룹과 Lys93 사이에는 워터 브리지를 통해 또 다른 수소 결합이 형성되고, 2-클로로-페닐 그룹은 소수성 포켓 깊숙이 위치하여 Met146 게이트키퍼 잔류물과 황-파이 상호 작용을 형성합니다. 오르토 치환된 염화물의 도입은 형태 측면에서 두 고리의 각도를 변화시키고 페닐기가 선택성 포켓에 들어가게 하기 때문에 선택성 측면에서 중요한 것으로 보입니다[22]. 용매 노출 영역의 양성자화된 피롤리딘은 활성 부위 상부의 Asn89와 수소 결합을 형성합니다. 화합물 1은 JNK2에 비해 JNK3에 대해 210-배 선택성을 나타내며, 이는 조사된 다른 선택적 JNK3 억제제의 선택성보다 훨씬 높습니다. 피롤리딘과 Asn89 사이의 수소 결합은 이 현상에 대한 가장 합리적인 설명입니다.
화합물 2-JNK3 공결정 구조에 대해서도 유사한 관찰이 이루어졌습니다(그림 10). 화합물 2는 또한 피라졸 고리의 아미드와 2-질소의 NH 그룹에 의해 형성된 힌지 영역의 Met149와 두 개의 수소 결합을 가지고 있습니다. 물 다리를 통해 Lys93과 함께 요소 부분에서 추가 수소 결합이 발견되었습니다. 요소에 연결된 2-클로로 페닐 그룹은 선택성 포켓 내의 Met146 게이트키퍼 잔류물과 황-파이 상호작용을 나타냈고, 오르토 클로라이드 치환은 이러한 상호작용을 더욱 유리하게 만들었습니다. 이러한 상호작용은 모두 화합물 1과 JNK3의 관계와 매우 유사했습니다. 화합물 1 결합 모드와 비교했을 때 유일한 차이점은 용매 노출 성분에서 수소 결합이 손실되었다는 것인데, 이는 JNK3 활성 변화의 원인인 것으로 보입니다.<1 nM to 35 nM) and the decrease in selectivity compared to JNK2 (from 210- to 39-fold) [23]. However, compound 2 showed a superior pharmacokinetic profile in vivo compared to compound 1. Regardless, we believe that it is advantageous to maintain the hydrogen bond donor property in the solvent exposure component for the future design of selective JNK3 inhibitors.
JNK2에 비해 2500-배 선택성을 나타내는 화합물 3에 대한 이론적 근거를 탐색하기 위해 화합물 3의 결합 모드를 조사했습니다(그림 11). 화합물 3에는 공결정 구조를 사용할 수 없었으며 도킹 시뮬레이션을 통해 결합 모드를 모니터링했습니다. 그림 5에서 볼 수 있듯이 인돌린-2-1 성분은 힌지 영역에 위치하며, 여기에는 Met149와의 2개의 수소 결합, 수교를 통한 Lys93과의 1개의 수소 결합 및 {{11 }}클로로-페닐 그룹[24]. 이러한 상호 작용 외에도 우리는 5-인돌린의 불소-2-가 F 결합을 통해 Asn152 및 Gln155 잔기(각각 4.69 Å 및 3.41 Å의 거리)와 밀접하게 상호 작용한다는 것을 발견했습니다. 이러한 상호작용은 불소 치환 유무에 따른 활성 차이를 바탕으로 명확해집니다. 또한 Asn152의 측쇄는 티아졸-4-1의 카르보닐기와 쌍극자 상호작용을 나타냅니다. F-결합과 쌍극자 상호작용 모두 JNK2에 대한 화합물 3의 높은 선택성을 설명할 수 있습니다.
화합물 3의 선택성과 대조적으로, 우리는 결합 모드를 확인하기 위해 화합물 4의 낮은 선택성을 조사했습니다(그림 12). 힌지 영역에 2개의 수소결합을 갖고 있으며 트리아졸-3-1의 카르보닐기는 이전 화합물과 달리 Lys93과 직접 수소결합을 형성한다. 나프탈렌 고리는 위에서 설명한 잔기와 소수성 및 황-파이 상호 작용을 형성하기 위해 선택성 포켓으로 들어갑니다[25]. 용매 노출 성분에서 사이클로헥산 그룹이 대체되었지만 추가적인 상호 작용은 관찰되지 않았습니다. 결론적으로, JNK2에 대해 선택성을 갖는 화합물은 일반적으로 용매 노출에서 수소 결합, F결합 또는 쌍극자 상호 작용의 형태로 추가 상호 작용을 나타냅니다.
5. 결론
AD와 같은 신경퇴행성 질환은 급속한 인구 고령화로 인해 점점 더 심각한 사회 문제로 대두되고 있습니다. AD는 새로운 치료 분자 표적을 필요로 하는 치료적 요구가 충족되지 않은 질병입니다. 새로운 치료 표적과 관련하여 우리는 신경 세포 사멸 과정에서 중추적인 단백질 키나제인 c-Jun N-terminal-kinase 3을 조사했습니다. JNK는 MAPK 경로 말단의 세포사멸 과정에서 중요한 역할을 하며, JNK3 동형은 주로 뇌에서 발현됩니다. 따라서 신경세포 사멸이 주요 사건인 신경퇴행성 질환의 표적으로 간주됩니다. 또한, JNK3은 AD의 여러 병리학적 경로에서 반복적으로 나타나기 때문에 이 질병을 극복하기 위한 유망한 표적으로 간주되었습니다.
따라서 현재의 pan-JNK 억제제와 선택적 JNK3 억제제의 포괄적인 목록을 작성하고 이들의 결합 모드를 조사했습니다. 선택적 JNK3 억제제는 일반적으로 JNK3의 활성 부위 깊은 소수성 포켓에 들어갈 수 있도록 JNK3 억제제에 방향족 고리를 도입하여 선택성 포켓이라고 불리는 소수성 영역(Ile124, Leu126, Leu144, Val145, Met146 및 Leu206)을 차지합니다. . JNK1 이소형에 대한 선택성은 소수성 상호작용과 황-파이 상호작용을 허용함으로써 달성되었습니다. 6개의 JNK1, 3개의 JNK2, 6개의 JNK3 결정 구조를 해상도에 따라 선택하여 게이트키퍼 Met 잔기의 리간드에 의한 이동을 비교했습니다. 6개의 JNK1 공결정 각각에서 메티오닌은 선택적 JNK3 억제제의 방향족 고리와 충돌했으며, 공결정화된 리간드 중 어느 것도 소수성 주머니에 들어갈 수 없었습니다. JNK2의 공결정에서도 게이트키퍼 메티오닌과 방향고리의 충돌이 관찰되었으나, 공결정화된 리간드가 소수성 영역을 차지하게 되면 리간드에 의해 JNK2의 메티오닌이 유도되어 포켓이 형성될 수 있다.
관찰된 6개의 억제제-JNK3 공결정 구조 중에서, 이 선택성을 지배하는 소수성 주머니를 차지하는 리간드를 갖는 경우가 더 많았습니다. 4개의 공결정화된 리간드가 소수성 포켓을 점유하고 2개는 소수성 포켓을 점유하지 않았습니다. 4개의 리간드의 모양에 따라 점유 수준이 다르게 관찰되었지만 모든 메티오닌은 소수성 주머니를 형성했습니다.
활성 부위 깊은 곳에 소수성 주머니를 구성하는 잔기에 대한 보충 설명으로 JNK3의 Leu와 JNK1의 Ile에는 차이가 있습니다. 상대적으로 짧은 Leu와 달리 JNK1의 Ile 잔기는 중간에서 큰 방향족 고리가 소수성 주머니로 들어가는 것을 방지합니다.
류신 잔기는 JNK2와 JNK3의 소수성 포켓에 위치하기 때문에 소수성 영역의 방향족 고리는 JNK2에 대한 선택성에 큰 영향을 미치지 않습니다. 이러한 결과에 따르면, JNK2에 대한 isoform 선택성을 얻기 위해서는 추가적인 요소가 필요함을 알 수 있으며, 아직까지 이러한 장애를 극복한 억제제가 많지 않음을 이해할 수 있다.
JNK2에도 선택적인 선택적 JNK3 억제제의 구조와 관련하여, 이들 모두는 용매 노출 부분에서 추가적인 결합을 나타내는 것으로 관찰되었습니다. 선택적 JNK3 억제제, 즉 화합물 1(그림 9)은 양성자화된 피롤리딘과 Asn89 사이에 H-결합을 형성하고, 또 다른 선택적 JNK3 억제제, 즉 화합물 3도 인돌린에 치환된 불소 사이에 F-결합을 형성합니다.{11 }}하나의 그룹과 Asn152/Gln155. 이러한 결합은 모두 용매 노출 영역에서의 추가 상호 작용입니다. 또한, 화합물 3의 티아졸-4-1의 카르보닐기는 Asn152 잔기에 가깝고 이는 쌍극자 상호작용으로 예측되었습니다.
이소형 선택성이 달성되면 극복해야 할 장애물이 여전히 많습니다. 우선, 대부분의 단백질 키나제 억제제가 표적으로 삼는 ATP 결합 포켓의 유사성으로 인해 JNK1/2 이외의 단백질 키노메에 대한 일반적인 선택성이 우선적으로 얻어져야 합니다. 둘째, 치료제의 체내 농도는 세포에 밀리몰 범위로 존재하는 ATP와 경쟁해야 하기 때문에 높은 효능이 필요합니다. 셋째, 우리가 정복하려는 질병인 알츠하이머병은 만성질환이고 장기적인 치료를 위해서는 치료법이 필요하기 때문에 가장 어려운 난제인 큰 부작용이 발생하지 않는 BBB 침투가 필요할 것이다. 따라서, 이러한 장기간의 투여기간을 갖는 적응증에서는 폭넓은 안전성 프로파일이 매우 중요한 문제가 된다. 신경퇴행성 질환 치료제로서의 JNK3 억제제 개발은 아직 성공하지 못했지만, JNK3가 유망한 치료 표적이라는 것이 분명해지고 있습니다.
JNK3은 AD의 치료 표적으로 점점 더 주목받고 있습니다. 이러한 특성은 새로운 JNK3 억제제를 설계할 때 고려되어야 하며, 이는 곧 AD 치료제로서 강력하고 선택적인 JNK3 억제제의 개발을 촉진할 수 있습니다.
자금:
이 연구는 한국연구재단 NRF-2020R1A6A1A03042854(단백질병증 센터) 및 NRF-2021R1A2C2007159(J.-M. Hah) 보조금의 지원을 받았습니다.
기관 검토 위원회 성명서:
해당되지 않습니다.
사전 동의서:
해당되지 않습니다.
이해 상충:
저자는 선언할 이해 상충이 없습니다.
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