4-Benzyl-14-Benzyl-1HH-imidazoles -imidazoles with Oxazoline Termini as with Oxazoline Termini as

Histamine H3 Receptor Histamine H3 Receptor AgonistsAgonists

Jonathan Rojas Rodríguez Jonathan Rojas Rodríguez A44654A44654

Tatiana Sáenz Ramírez Tatiana Sáenz Ramírez A44781A44781

Wijtmans, M.; et al. Journal of American Chemical Society 2008, 51, 2944–2953

Conocidos modelos para el enlace con los receptores H3 involucran una interacción ácido/base entre un grupo básico protonado y un residuo de aspartato en los receptores acoplados a proteínas GPRCs para la neurotransmisión de aminas.

Algunos ejemplos de agonistas que actúan sobre receptores H3 y poseen este grupo básico son:

Históricamente:

InteracciónInteracción molecularmolecular• Los ligandos del receptor H3 se colocan entre la Región Transmembrana 2 (TM2), TM3, TM6 y TM7.• Todos los ligandos interaccionan con el residuo de Aspartato 114 en TM3, y los agonistas tambien con el Asp 80 en TM2.

Tomado de Neuropharmacology 2003, 44, 773–786.

El agonista de histamina RAMH El agonista de histamina RAMH ((((RR)-a-methylhistamine))-a-methylhistamine) forma forma enlaces en la parte amina protonada con el residuo Asp 114 enlaces en la parte amina protonada con el residuo Asp 114 (TM3), y la parte imidazol con el Asp 80 (TM2). (TM3), y la parte imidazol con el Asp 80 (TM2).

Interacción molecular

Tomado de Neuropharmacology 2003, 44, 773–786

HipótesisHipótesis Compuestos con una Compuestos con una

cadena sustituyente cadena sustituyente menos básica como la menos básica como la immethridine o sin el o sin el grupo básico como el grupo básico como el caso de caso de proxifan, o aún , o aún en casos en donde solo en casos en donde solo hay presencia de hay presencia de cadenas alifáticas como cadenas alifáticas como por ejemplo en los por ejemplo en los compuestos compuestos GT-2331 y y VUF5523 pueden pueden funcionar como funcionar como agonistas H3.agonistas H3.

ObjetivosObjetivos

Revelar según la investigación (química combinatoria y no combinatoria) hallazgos en el desarrollo de nuevos agonistas H3.

Analizar como afecta el grupo funcional en los receptores H3 y mediante esto proveer datos moleculares importantes de cómo agonistas carentes de un grupo básico en la cadena lateral, pueden activar el receptor H3.

Se usó HTS en un ensayo de desplazamiento de [3H]-NSe usó HTS en un ensayo de desplazamiento de [3H]-N--metilhistamina. Dos de los hits obtenidos fueron los metilhistamina. Dos de los hits obtenidos fueron los siguientes:siguientes:

Se realizaron dos diferentes acercamientos para explorar la actividad agonista de los grupos 4-benzyl-1H-imidazol y oxazolina sobre el receptor.

Reemplazo del grupo oxazolina por grupos Reemplazo del grupo oxazolina por grupos estructuralmente distintos para explorar la estructuralmente distintos para explorar la capacidad del capacidad del 4-benzyl-1H-imidazol4-benzyl-1H-imidazol de activar el de activar el receptor. receptor.

• Se sustituyó el anillo oxazolínico por otros grupos funcionales para entender cuáles variaciones son toleradas para ejercer la actividad agonista.

PRIMER ACERCAMIENTO (Química NO Combinatoria)

La afinidad del receptor (pKi) se midió La afinidad del receptor (pKi) se midió mediante el desplazamiento de 4-benzyl-mediante el desplazamiento de 4-benzyl-1H-imidazol marcado radioactivamente 1H-imidazol marcado radioactivamente en la membrana de células de ovario de en la membrana de células de ovario de hamster chino que expresan el receptor hamster chino que expresan el receptor HH33R. R.

Compuestos con pKi mayores de 6.5 Compuestos con pKi mayores de 6.5 fueron usados para evaluar su actividad fueron usados para evaluar su actividad funcional. funcional.

Los efectos de los Los efectos de los

sustituyentes meta sustituyentes meta

fueron los siguientesfueron los siguientes

Journal of American Chemical Society 2008, 51, 2944–2953

•La lipofilicidad que imparte la cadena arilo fue favorable a la hora de determinar afinidad con el receptor.

•Esto nos da una idea de que este grupo puede estar interaccionando con un bolsillo lipofílico.

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• El isosterismo en la posición 2 y 4 en el anillo entre C y N indica que la presencia de un N no juega un papel importante en la afinidad con el receptor sino que un grupo polar más expuesto puede ser desfavorable.

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• Estos hallazgos indican que al sustituir el grupo arilo con una cadena lipofílica de tamaño moderado induce un reconocimiento eficiente de los bolsillos del receptor y por lo tanto se alcanzan altas afinidades.

Journal of American Chemical Society 2008, 51, 2944–2953

Además de sustituir los diferentes compuestos en posición Además de sustituir los diferentes compuestos en posición metameta se seleccionaron los de mayor afinidad con el se seleccionaron los de mayor afinidad con el receptor y se sustituyeron en posición receptor y se sustituyeron en posición parapara. .

Sin embargo se logró mostrar una mejor afinidad para los Sin embargo se logró mostrar una mejor afinidad para los compuestos sustituidos en posición compuestos sustituidos en posición metameta pues aquellos pues aquellos sustituidos en posición sustituidos en posición parapara no mostraron mejoría ante el no mostraron mejoría ante el compuesto no sustituido. compuesto no sustituido.

Sustitución del anillo oxazolínico con Sustitución del anillo oxazolínico con sustituyentes adicionales o sustitución por sustituyentes adicionales o sustitución por oxacinas. oxacinas.

SEGUNDO ACERCAMIENTO (Química Combinatoria)

Se usó química combinatoria para:Se usó química combinatoria para:– Optimizar la subestructura oxazolínica.Optimizar la subestructura oxazolínica.– Explorar los efectos generales de sustituir los Explorar los efectos generales de sustituir los

carbonos del anillo de oxazolina en su estructura carbonos del anillo de oxazolina en su estructura de anillo de 5 carbonos y en la de 6 carbonos de anillo de 5 carbonos y en la de 6 carbonos (oxazinas). (oxazinas).

Se seleccionaron 42 amino alcoholes con Se seleccionaron 42 amino alcoholes con ayuda de un modelo farmacóforo.ayuda de un modelo farmacóforo.

Un total de 6 compuestos presentaron una Un total de 6 compuestos presentaron una alta afinidad por el receptor hH3R mientras alta afinidad por el receptor hH3R mientras que el resto presentaron valores bajos de pKi.que el resto presentaron valores bajos de pKi.

La sustitución dimetílica en el C1 es la que La sustitución dimetílica en el C1 es la que

más beneficia la afinidad del compuesto. más beneficia la afinidad del compuesto.

De todo esto se puede apreciar que la presencia de De todo esto se puede apreciar que la presencia de un sustituyente oxazolina en posición meta a la vez un sustituyente oxazolina en posición meta a la vez sustituido en una sustituido en una posiciónposición cercana al nitrógeno es cercana al nitrógeno es beneficioso para una alta afinidad. beneficioso para una alta afinidad.

Se demostró que:

Actividades funcionales en Actividades funcionales en hH3R y gpH3RhH3R y gpH3R

Se monitoreó la actividad funcional de los compuestos Se monitoreó la actividad funcional de los compuestos

asociados a proteínas Gi en el receptor Hasociados a proteínas Gi en el receptor H33R.R.

Este rastreo reveló que, sin alguna excepción, todos los Este rastreo reveló que, sin alguna excepción, todos los

compuestos fueron agonistas del receptor hH3R. compuestos fueron agonistas del receptor hH3R.

La misma conclusión se derivó del acercamiento B La misma conclusión se derivó del acercamiento B

aunque se usó un tipo diferente de método de rastreo aunque se usó un tipo diferente de método de rastreo

(ensayo GTP(ensayo GTPS). S).

• Diferentes compuestos derivados de los acercamientos 1 y 2 fueron seleccionados para investigación de sus propiedades funcionales sobre el receptor.

•Todos los compuestos mostraron valores de pEC50 que correspondieron aceptablemente con sus valores de pKi.

•La actividad funcional más alta fue la obtenida por los compuestos 10, 18 y 26.

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pEC50= -log (concentración que alcanza el 50% de la respuesta máxima)

Mediante diseño de drogas asistido Mediante diseño de drogas asistido computacionalmente se explicó la fijación y las computacionalmente se explicó la fijación y las propiedades de los compuestos, los cuales son propiedades de los compuestos, los cuales son relativamente rígidos y poco básicos a excepción del relativamente rígidos y poco básicos a excepción del grupo imidazol. grupo imidazol.

La observación clave es que el agregar una cadena La observación clave es que el agregar una cadena lateral hidrofóbica es tolerada y en algunos casos lateral hidrofóbica es tolerada y en algunos casos aumenta la afinidad hacia el receptor hH3R y esto aumenta la afinidad hacia el receptor hH3R y esto demuestra que el bolsillo en el cual interactúa el demuestra que el bolsillo en el cual interactúa el compuestos es lipofílico. compuestos es lipofílico.

Algunos estudios de modelaje molecular revelan dos Algunos estudios de modelaje molecular revelan dos tipos distintos de bolsillos lipofílicos para fijación con tipos distintos de bolsillos lipofílicos para fijación con antagonistas. antagonistas.

Sybil16.8 = obtener la geometría Sybil16.8 = obtener la geometría de los ligandos H3R. de los ligandos H3R.

CONFEX = determinar los CONFEX = determinar los espacios conformacionales. espacios conformacionales.

DISCOtec y FlexSDISCOtec y FlexS = = para para encontrar características encontrar características farmacóforas en común con los farmacóforas en común con los diferentes resultados.diferentes resultados.

Además se probaron los Además se probaron los compuestos de la figura para compuestos de la figura para asegurar máxima cobertura de asegurar máxima cobertura de las características farmacóforas.las características farmacóforas.

Comparando las características de los diferentes Comparando las características de los diferentes compuestos se obtiene que uno de los bolsillos compuestos se obtiene que uno de los bolsillos está disponible para ligar agonistas. está disponible para ligar agonistas.

Este acople entre el bolsillo y el grupo lipofílico Este acople entre el bolsillo y el grupo lipofílico sitúa al anillo imidazol en superposición con la sitúa al anillo imidazol en superposición con la amina primaria de la histamina.amina primaria de la histamina.

Los antagonistas y los agonistas comparten ciertas Los antagonistas y los agonistas comparten ciertas características como el sistema aromático de características como el sistema aromático de deslocalización de electrones deslocalización de electrones , el grupo polar y , el grupo polar y el lipofílico encontrado en varios antagonistas. el lipofílico encontrado en varios antagonistas.

CONCLUSIONESCONCLUSIONES Se exploró sistemáticamente el uso de un Se exploró sistemáticamente el uso de un

núcleo 4-benzyl-1H-imidazol y una cadena núcleo 4-benzyl-1H-imidazol y una cadena lateral de oxazolina buscando agonistas hHlateral de oxazolina buscando agonistas hH33R. R.

Se usó síntesis orgánica clásica y química Se usó síntesis orgánica clásica y química combinatoria para obtener alrededor de 55 combinatoria para obtener alrededor de 55 compuestos. compuestos.

Se prefiere sustitución meta del grupo benzyl Se prefiere sustitución meta del grupo benzyl a la para.a la para.

Todos los compuestos presentaron Todos los compuestos presentaron actividad agonista.actividad agonista.

Se usó la técnica de modelaje molecular Se usó la técnica de modelaje molecular por medio de la cual se conoció que el por medio de la cual se conoció que el grupo lipofílico periférico de los agonistas grupo lipofílico periférico de los agonistas ocupan el bolsillo hidrófobo del receptor ocupan el bolsillo hidrófobo del receptor para el cual era previamente conocida su para el cual era previamente conocida su actividad ante antagonistas. actividad ante antagonistas.

CONCLUSIONESCONCLUSIONES

La potencia clínica de los La potencia clínica de los

compuestos está comprometida compuestos está comprometida

por la afinidad hacia los por la afinidad hacia los

receptores H3 y H4.receptores H3 y H4.

CONCLUSIONESCONCLUSIONES