Новости

Jul 17, 2023

Аналоги MOG для изучения фармакофора MCT2, α

Коммуникационная биология, том 5, номер статьи: 877 (2022) Цитировать эту статью 1378 Доступов 1 Цитирований 12 Подробности об альтметрических метриках Исправление издателя к этой статье было опубликовано 27

Биология связи, том 5, Номер статьи: 877 (2022) Цитировать эту статью

1378 Доступов

1 Цитаты

12 Альтметрика

Подробности о метриках

Исправление издателя к этой статье было опубликовано 27 сентября 2022 г.

Эта статья обновлена

α-кетоглутарат (αKG) является центральным метаболическим узлом, оказывающим широкое влияние на клеточную физиологию. Аналог αKG N-оксалилглицин (NOG) и его проницаемое через мембрану производное пролекарства диметилоксалилглицин (DMOG) широко использовались в качестве инструментов для изучения пролилгидроксилаз (PHD) и других αKG-зависимых процессов. В средах для культивирования клеток ДМОГ быстро превращается в МОГ, который проникает в клетки через монокарбоксилатный транспортер МСТ2, что приводит к внутриклеточным концентрациям NOG, которые достаточно высоки, чтобы ингибировать ферменты глутаминолиза и вызывать цитотоксичность. Следовательно, степень нестабильности (D)MOG вместе с уровнями экспрессии MCT2 определяют внутриклеточные мишени, с которыми взаимодействует NOG, и, в конечном итоге, его влияние на жизнеспособность клеток. Здесь мы разработали и охарактеризовали серию аналогов MOG с целью улучшения стабильности соединения и изучения функциональных требований для взаимодействия с MCT2, относительно малоизученным членом семейства SLC16. Мы сообщаем об аналогах MOG, которые сохраняют способность проникать в клетки через MCT2, и идентифицируем соединения, которые не ингибируют глутаминолиз и не вызывают цитотоксичность, но все же могут ингибировать PHD. Мы используем эти аналоги, чтобы показать, что в наших экспериментальных условиях активация mTORC1, индуцированная глутаминолизом, может быть отделена от активности PHD. Таким образом, эти новые соединения могут помочь устранить клеточные эффекты, возникающие в результате полифармакологического действия NOG.

Изучению метаболизма уже давно помогает использование аналогов метаболитов, которые позволяют быстро и обратимо ингибировать ферменты и пути в различных экспериментальных условиях1. В области метаболизма рака аналоговые соединения, такие как 2-дезоксиглюкоза, 6-диазо-5-оксо-L-норлейцин (ДОН) и дихлорацетат (DCA), продолжают дополнять генетические подходы для анализа сильных и уязвимых сторон, связанных с онкогенными заболеваниями. метаболические изменения в опухолях2,3,4. Аналоги метаболитов также входят в число наиболее важных клинически используемых химиотерапевтических соединений: гемцитабин и 5-фторурацил (5-ФУ), аналоги нуклеозидов, используемые в терапии рака поджелудочной железы и колоректального рака; к метотрексату и пеметрекседу, аналогам фолиевой кислоты, применяемым для лечения ряда злокачественных новообразований5,6. Таким образом, разработка и усовершенствование аналогов метаболитов может предоставить ценные инструменты для механистических исследований как метаболизма, так и онкогенеза.

α-кетоглутарат (αKG) является ключевым метаболическим узлом, и пониманию его сложной биологии способствовал структурный аналог N-оксалилглицин (NOG), который широко использовался in vitro вместе с его проницаемым для клеток производным диметилоксалилглицином (DMOG). )7,8,9 (рис. 1а). Чаще всего ДМОГ используется для активации передачи сигналов гипоксии путем ингибирования ферментов пролилгидроксилазного домена (PHD), что приводит к стабилизации фактора транскрипции Hypoxia Inducible Factor 1α (HIF1α)8,10. Стабилизация HIF1α является терапевтической целью при состояниях, варьирующихся от ишемии и анемии до воспалительных заболеваний11,12, и в этих условиях предыдущие исследования использовали DMOG для демонстрации потенциальных терапевтических преимуществ ингибирования PHDs13,14.

Схема (созданная с помощью Biorender), изображающая химические структуры DMOG, MOG и NOG, их относительную клеточную проницаемость и клеточные мишени в зависимости от внутриклеточных концентраций NOG ([NOG]IC), которые они вызывают). ДМОГ преобразуется в МОГ, а затем в активный аналог αKG NOG. DMOG проницаем для клеток, тогда как MOG транспортируется через MCT2, что приводит к более высокому [NOG] IC по сравнению с тем, который вызывается DMOG. Высокий уровень [NOG]IC ингибирует не только PHD, но и метаболические ферменты. NOG не может пройти через плазматическую мембрану. б Анализ стабильности синтетического MOG с течением времени в цельной крови мышей методом ЖХ-МС (n = 3 технических повтора). в ЖХ-МС-анализ стабильности ДМОГ в цельной крови мышей с течением времени (n = 3 технических повтора). ДМОГ очень быстро превращается в МОГ, который также нестабилен и впоследствии образует NOG с кинетикой, аналогичной кинетике синтетического МОГ, измеренной в (b). В таблице показаны расчетные периоды полураспада превращения ДМОГ в МОГ и затем в НОГ или синтетического превращения МОГ в НОГ на основе данных, показанных на панелях (b и c). d Структуры замещающих аналогов метилового эфира глицината MOG, разработанные, синтезированные и опубликованные в этой работе. (i) более объемные алкиловые эфиры (2,3), (ii) α-метильные заместители (4–6), (iii) кетоновый аналог (7), (iv) 5-членные ароматические гетероциклы (8–10). e Синтетический путь получения аналогов MOG 2–10 показан на панели (d).