Design und Synthese selektiver Inhibitoren splicing-regulierender Kinasen der CLK-Familie

Walter, Anne

doi:10.24355/dbbs.084-201512161017-0

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Design und Synthese selektiver Inhibitoren splicing-regulierender Kinasen der CLK-Familie

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Kinasen der CLK- und DYRK-Familie sind an der Regulation des splicings von prä-mRNA im menschlichen Organismus beteiligt, sodass Fehlfunktionen dieser Enzyme in der Pathogenese splicing-abhängiger Erkrankungen von Bedeutung sein können. Niedermolekulare CLK-Inhibitoren können daher in der Aufklärung der biologischen Zusammenhänge und als potentielle Wirkstoffe für neue Therapieansätze Verwendung finden. Durch Abwandlung der Struktur des Proteinkinaseinhibitors Indirubin wurden im Rahmen der vorliegenden Arbeit 3-Phenyl-6,7-dihydropyrrolo[3,4-g]indol-8(1H)-one und 3-Phenyl-1H-indol-7-carboxamide entworfen und synthetisiert. Für rationale Strukturmodifikation und die Erklärung der daraufhin beobachteten Aktivitätsunterschiede wurden docking-Studien herangezogen. Röntgenkristallstrukturanalysen von Komplexen einzelner Inhibitoren mit CLK1 oder CLK3 bestätigten die angenommenen Bindemodi. In radiometrischen Assays konnten Vertreter beider Stoffklassen als CLK1-Inhibitoren identifiziert werden. Mit Verbindung 17c konnte ein potenter, auch gegenüber den DYRK-Kinasen selektiver Inhibitor entwickelt werden. Anhand der Aktivitäten verschieden substituierter 6,7-Dihydropyrrolo[3,4-g]indol-8(1H)-one wurden Struktur-Wirkungs-Beziehungen für den inhibitorischen Effekt dieser Klasse auf Kinasen der CLK-Familie aufgestellt. Ausgehend von der ZINC Datenbank sowie der ChEMBL Kinase SARfari Datenbank konnten im Rahmen eines virtuellen Screenings die N1-(4-(Pyridin-4-yl)thiazol-2-yl) benzen-1,4-diamin-Derivate als moderate CLK-Inhibitoren identifiziert.

CLK and DYRK kinases are involved in the regulation of splicing of pre-mRNA. Therefore dysfunction of these enzymes may contribute to the development of splicing dependent diseases. Hence, small-molecule CLK inhibitors might be applicable as biological tools and potential drug candidates in novel concepts of therapy. In this study, 3-phenyl-6,7-dihydropyrrolo[3,4-g]indol-8(1H)-ones and 3-phenyl-1H-indol-7-carboxamides were designed and synthesised by modification of the protein kinase inhibitor indirubin. Docking studies were used as guidance for structure modifications and for explaining their effects on biological activity. Subsequently generated crystal structures of CLK1 and CLK3 in complex with selected inhibitors proved the proposed binding modes. In radiometric enzyme assays representatives of both compound classes could be identified as CLK1 inhibitors. Compound 17c was found to be a potent inhibitor displaying selectivity against DYRK kinases. Based on the activity of differently substituted 6,7-dihydropyrrolo[3,4-g]indol-8(1H)-ones structure activity relationships of the inhibitory effect on CLK family kinases could be established. Using the databases ZINC and ChEMBL Kinase SARfari as starting points, N1-(4-(pyridin-4-yl)thiazol-2-yl)benzene-1,4-diamine derivatives were identified as moderate inhibitors of CLKs during a virtual screening.