Ariloksiaril asetamit yapısında sirtuin inhibitörü olabilecek bileşiklerin tasarımı, sentezi ve biyolojik aktivite çalışmaları
Design, synthesis, and biological activity studies on aryloxyaryl acetamide derivatives with potential inhibitory effect against sirtuin
Yazar: SELEN GÖZDE KAYA
Danışman: PROF. DR. GÖKÇEN EREN
Gazi Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Farmasötik Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Eczacılık ve Farmakoloji = Pharmacy and Pharmacology ; Kimya = Chemistry

Özet:
Sirtuin (SIRT) enzim ailesi, histon ve histon olmayan protein substratlarındaki lizin kalıntılarının ε-amino gruplarında deaçilasyon reaksiyonunu katalizleyen nikotinamit adenin dinükleotit (NAD+) bağımlı histon deasetilazlardır. İlk olarak mayalarda keşfedilen sirtuinlerin, günümüze kadar yedi memeli homoloğu (SIRT1-7) tanımlanmıştır. İzoformlar arasında sitozolik izoform olarak bilinen SIRT2'nin inhibisyonu, kanser, kardiyovasküler, metabolik ve nörodejeneratif hastalıklar dahil olmak üzere farklı patolojilerin tedavisinde potansiyel bir terapötik yaklaşım olarak değerlendirilmektedir. Bu doğrultuda yürüttüğümüz doktora tez çalışmamızda, ilk olarak farmakofor-temelli sanal tarama çalışmasının çıktısı olan iki bileşik üzerinde öncü bileşik optimizasyon çalışmaları gerçekleştirilerek N-ariloksiaril-2-(ariltiyo)asetamit yapısında yirmi üç adet yeni türeve ulaşılmıştır. Çalışmanın ilk serisini oluşturan bu bileşikler arasından S1.12 (SIRT2 IC50=9,97 µM) iyi bir selektif SIRT2 inhibitör profili sergileyerek ön plana çıkmıştır. Devamında, birinci seri bileşiklere ait yapı-etki ilişkileri değerlendirilerek SIRT2 inhibitör etkiyi destekleyen sübstiüentler ve ara zincirler belirlenmiş ve bu grupların bir arada yer aldığı yedi adet yeni bileşik tasarlanmıştır. Çalışmanın ikinci serisini oluşturan bu bileşiklerden S2.2 (SIRT2 IC50=5,74 µM) ile daha güçlü bir selektif SIRT2 inhibitör etkiye ulaşılmıştır. Çalışmanın üçüncü bölümünde ise, toplamda otuz adet sonuç bileşiğin yapı-etki ilişkileri değerlendirilmiş, SIRT2 aktif bölgesine daha iyi bağlanma için gerekliliği vurgulanan yeni etkileşimlerin kurulmasına olanak sağlayacak değişiklikleri içeren 1,1'-(9-okso-9H-floren-2,7-diil)bis(3-(aril)üre) genel yapısında dört adet yeni bileşik elde edilmiştir. Üçüncü seri bileşiklerinden S3.3 (SIRT2 IC50=2,04 µM) çalışma kapsamında yer alan tüm bileşikler arasında SIRT2 aktivitesine karşı en güçlü selektif inhibitör etkiyi gösteren bileşik olmuştur. Ayrıca, etkin selektif SIRT2 inhibisyon gösteren bileşiklerin MCF-7 insan meme kanseri hücre hattına karşı in vitro antiproliferatif etkileri belirlenmiş, elde edilen sonuçlara göre seçilen bileşiklerin ise SIRT2 inhibitör profili ile antiproliferatif etkileri arasındaki ilişki Western blot analizi ile değerlendirilmiştir.

Abstract:
The sirtuin (SIRT) enzymes are a class of nicotinamide adenine dinucleotide (NAD+)-dependent histone deacetylases that catalyze the deacetylation reaction at the ε-amino groups of lysine residues in histone and non-histone protein substrates. The discovery of sirtuins began in yeast, and seven mammalian homologs (SIRT1-7) have been identified so far. SIRT2, the cytosolic isoform among these isoforms, has been reported to play an essential role in cellular biological processes such as inflammation, metabolism, oxidative stress, and apoptosis mediated by an increasing number of substrates. Therefore, its inhibition is considered a potential therapeutic strategy for treating pathologies, including cancer, cardiovascular, metabolic, and neurodegenerative diseases. With this aim, a lead optimization study was performed on two hit compounds, which were the output of the pharmacophore-based virtual screening campaign, yielding twenty new derivatives with N-aryloxyaryl-2-(arylthio)acetamide scaffold. Among these compounds, the so-called first series, the potency of selective SIRT2 inhibition was enhanced by S1.12 (SIRT2 IC50=9,97 µM) compared to the hit compounds. Following the evaluation of the SAR of the first series, the substituents and the linkers that contributed to the SIRT2 inhibition were identified, and four new compounds were designed as the second series, resulting in S2.2 (SIRT2 IC50=5,74 µM), which displayed more potent and selective SIRT2 inhibitor profile. Finally, based on the SAR data and the crucial interactions in the SIRT2 active site, four derivatives were designed with 1,1'-(9-oxo-9H-fluoren-2,7-diyl)bis(3-(aryl)urea) scaffold. Among these compounds comprising the third series, S3.3 (SIRT2 IC50=2,04 µM) was identified as the most potent and selective SIRT2 inhibitor of the entire compounds designed in the study. Moreover, the compounds displaying potent and selective SIRT2 inhibition were evaluated for their antiproliferative effects on the human MCF-7 breast cancer cell line. According to the results, the selected compounds were subjected to Western blot analysis to determine the relationship between their SIRT2 inhibition potentials and antiproliferative effects.