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Jul 17, 2023

MCT2 ファーマコフォア α を探索するための MOG 類似体

Communications Biology volume 5、記事番号: 877 (2022) この記事を引用 1378 アクセス数 1 引用数 12 Altmetric Metrics 詳細 この記事に対する出版社の訂正は 27 日に公開されました。

Communications Biology volume 5、記事番号: 877 (2022) この記事を引用

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この記事に対する出版社の訂正は 2022 年 9 月 27 日に公開されました

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α-ケトグルタル酸 (αKG) は、細胞生理機能に広範な影響を与える中心的な代謝ノードです。 αKG 類似体 N-オキサリルグリシン (NOG) とその膜透過性プロドラッグ誘導体ジメチルオキサリルグリシン (DMOG) は、プロリルヒドロキシラーゼ (PHD) やその他の αKG 依存プロセスを研究するためのツールとして広く使用されています。 細胞培養培地では、DMOG は急速に MOG に変換され、モノカルボン酸トランスポーター MCT2 を介して細胞に侵入し、グルタミン分解酵素を阻害して細胞毒性を引き起こすのに十分な高濃度の細胞内 NOG 濃度をもたらします。 したがって、(D)MOG の不安定性の程度と MCT2 発現レベルによって、NOG が関与する細胞内標的が決まり、最終的には細胞生存率に対する NOG の影響が決まります。 今回我々は、化合物の安定性を改善し、SLC16ファミリーの中でも比較的研究が進んでいないMCT2との相互作用に必要な機能を探索することを目的として、一連のMOG類似体を設計し、特性評価した。 私たちは、MCT2を介して細胞に侵入する能力を維持するMOG類似体を報告し、グルタミン分解を阻害したり細胞毒性を引き起こしたりしないが、それでもPHDを阻害できる化合物を同定します。 我々は、これらの類似体を使用して、我々の実験条件下で、グルタミン分解によって誘導されるmTORC1の活性化がPHD活性から切り離され得ることを示す。 したがって、これらの新しい化合物は、NOG の多薬理作用から生じる細胞効果をデコンボリューションするのに役立ちます。

代謝の研究は、さまざまな実験環境で酵素や経路の迅速かつ可逆的な阻害を可能にする代謝産物類似体の使用によって長い間助けられてきました1。 がん代謝の分野では、2-デオキシグルコース、6-ジアゾ-5-オキソ-L-ノルロイシン（DON）、ジクロロ酢酸（DCA）などの類似化合物が、がん遺伝子駆動に関連する強みと脆弱性を分析する遺伝的アプローチを補完し続けています。腫瘍の代謝変化2、3、4。 代謝物類似体は、臨床で使用される最も重要な化学療法化合物の一部でもあります。ゲムシタビンや 5-フルオロウラシル (5-FU) など、膵臓がんや結腸直腸がんの治療法として使用されるヌクレオシド類似体です。 さまざまな悪性腫瘍を治療するために投与される葉酸類似体であるメトトレキサートおよびペメトレキセドまで5、6。 したがって、代謝産物類似体の開発と精製は、代謝と腫瘍形成の両方の機構研究に貴重なツールを提供することができます。

α-ケトグルタル酸（αKG）は重要な代謝ノードであり、その複雑な生物学の理解は、その細胞透過性誘導体であるジメチル-オキサリルグリシン（DMOG）とともにin vitroで広く使用されている構造類似体であるN-オキサリルグリシン（NOG）によって促進されています。 )7、8、9 (図 1a)。 最も一般的には、DMOG はプロリルヒドロキシラーゼドメイン (PHD) 酵素を阻害することで低酸素シグナル伝達を誘発するために利用され、転写因子である低酸素誘導因子 1α (HIF1α) の安定化につながります8,10。 HIF1α の安定化は、虚血や貧血から炎症性疾患に至るまでの症状における治療目的であり 11,12、これらの状況において、以前の研究では DMOG を使用して PHD を阻害する潜在的な治療上の利点が実証されています 13,14。

DMOG、MOG、および NOG の化学構造、それらが誘発する細胞内 NOG 濃度 ([NOG]IC) に応じた相対的な細胞透過性および細胞標的を示す概略図 (Biorender で作成)。 DMOG は MOG に変換され、その後活性型 αKG 類似体 NOG に変換されます。 DMOGは細胞透過性ですが、MOGはMCT2を介して輸送されるため、DMOGによって誘発されるものと比較して[NOG]ICが高くなります。 [NOG]IC が高いと、PHD に加えて代謝酵素も阻害されます。 NOG は細胞膜を通過できません。 b LC-MSによるマウス全血中の合成MOG安定性の経時的分析（n = 3技術的反復）。 c マウス全血中のDMOG安定性の経時的LC-MS分析（n = 3技術的反復）。 DMOG は非常に急速に MOG に変換されますが、これも不安定で、その後 (b) で測定された合成 MOG と同様の反応速度で NOG を形成します。 表は、パネル (b および c) に示されているデータから、DMOG から MOG への変換とその後の NOG への変換、または合成 MOG から NOG への変換の計算された半減期を示しています。 d この研究で設計、合成、報告された MOG グリシン酸メチルエステル置換類似体の構造。 (i) より嵩高いアルキルエステル (2,3)、(ii) α-メチル置換基 (4 ～ 6)、(iii) ケトン類似体 (7)、(iv) 5 員芳香族複素環 (8 ～ 10)。 e MOG類似体2〜10を調製するための合成経路をパネル(d)に示す。