Новый дипептидный лиганд TSPO
- Авторы: Деева О.А.1, Пантилеев А.С.1, Рыбина И.В.1, Яркова М.А.1, Гудашева Т.А.1, Середенин С.Б.1
-
Учреждения:
- Научно-исследовательский институт фармакологии им. В.В. Закусова
- Выпуск: Том 484, № 2 (2019)
- Страницы: 228-232
- Раздел: Биохимия, биофизика, молекулярная биология
- URL: https://journals.eco-vector.com/0869-5652/article/view/11736
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0869-56524842228-232
- ID: 11736
Цитировать
Полный текст
Аннотация
На основе полученного нами ранее первого дипептидного лиганда TSPO, амида N‑карбобензокси-L‑триптофанил-L‑изолейцина (ГД‑23), синтезировали новый дипептид — амид N‑фенилпропионил-L‑триптофанил-L‑лейцина (ГД‑102). У ГД‑102 обнаружили анксиолитическую активность в тесте открытого поля на мышах BALB/c и в тесте приподнятого крестообразного лабиринта на мышах ICR. Минимальная действующая доза ГД‑102 была на порядок ниже, чем таковая ГД‑23. Селективный антагонист TSPO — соединение PK11195 — полностью блокировал анксиолитическую активность ГД‑102, что свидетельствовало об участии TSPO в реализации анксиолитического действия ГД‑102. Полученные результаты были подтверждены данными молекулярного докинга.
Ключевые слова
Полный текст
Транслокаторный белок (TSPO, 18 кДа), ранее известный как периферический бензодиазепиновый рецептор, участвует в транспорте холестерина от внешней к внутренней митохондриальной мембране, что является лимитирующей стадией синтеза нейростероидов [1]. Нейростероидные гормоны взаимодействуют с отличным от бензодиазепинового модуляторным сайтом рецептора ГАМКa [2] и обладают анксиолитической активностью без побочных эффектов бензодиазепиновых транквилизаторов.
В НИИ фармакологии им. В.В. Закусова с помощью оригинальной стратегии создания фармакологически активных дипептидов [3] на основе структуры алпидема был получен первый дипептидный лиганд TSPO — амид N‑карбобензокси-L‑триптофанил-L‑изолейцина (рабочее название ГД‑23) [4]. Для дипептида ГД‑23 было показано наличие анксиолитической активности в батарее валидированных фармакологических тестов у грызунов в интервале доз 0,1–1,0 мг/кг при системном введении. С помощью ингибиторного анализа с использованием селективного антагониста TSPO и двух блокаторов нейростероидогенеза были доказаны лигандные свойства ГД‑23 [5].
С целью расширения группы дипептидных лигандов TSPO, перспективных быстродействующих анксиолитиков, нами были синтезированы аналоги ГД‑23, в которых варьировались структуры C‑концевого и N‑концевого замещения [6]. Было выявлено, что замена бензилоксикарбонильной группы на фенилалканоильную той же длины приводила к сохранению анксиолитической активности. В развитие этой работы в настоящем сообщении нами описан новый дипептидный лиганд TSPO, амид N‑фенилпропионил-L‑триптофанил-L‑лейцина (ГД‑102), в котором по отношению к ГД‑23 была проведена одновременная замена остатка изолейцина на остаток лейцина и бензилоксикарбонильной группы на фенилпропионильную.
Таблица 1. Рассчитанные значения минимальной энергии связывания лиганд–рецептор
Соединение, шифр | Glide score, ккал /моль |
PK11195 | –10,0 |
Алпидем | –10,3 |
ГД-23 | –7,2 |
ГД-102 | –8,2 |
Для подтверждения того, что ГД‑102, как и ГД‑23, алпидем и известный антагонист TSPO, соединение РК11195 (N‑метил-N-(1-метил-пропил)амид 1-(2-хлорфенил)изохинолин‑3-карбоновой кислоты), может быть лигандом TSPO, мы провели их сравнительное молекулярное докирование в TSPO. При этом использовали пространственную структуру рецептора TSPO в комплексе с лигандом PK11195, полученную при помощи ЯМР (PDB ID: 2MGY) [7]. Расчёты выполняли в режиме полужёсткого докинга с помощью программы Glide [8]. Для анализа выбрали комплексы с наименьшей расчётной энергией связывания (табл. 1).
По результатам докинга мы обнаружили, что арильный заместитель в ГД‑102, как и в структурах алпидема, PK11195 и ГД‑102, занимал гидрофобный карман, образованный Trp107, Ala108 и Ala110. Замещённая амидная группа в структуре PK11195 и C‑концевая амидная группа в структуре ГД‑102 образовывали водородную связь с His43, а ГД‑23 — водородную связь с His43 с помощью индольного кольца. Ароматический гетероциклический фрагмент в структурах алпидема и PK11195 и арильный радикал в структуре дипептида ГД‑23 участвовали в π-π-стэкинге с Trp143. Пептид ГД‑102 не формировал стэкинг, но вступал в гидрофобное взаимодействие с этим же остатком триптофана (рис. 1).
Таким образом, данные молекулярного докинга свидетельствовали о наличии лигандных свойств ГД‑102 по отношению к TSPO.
Рис. 1. Положение в зоне связывания рецептора TSPO. а – алпидем, б – PK11195, в – ГД-23, г – ГД-102.
Анксиолитическую активность дипептида ГД‑102 изучали в стандартных фармакологических тестах открытого поля (ОП) со световой вспышкой с реакцией замирания на мышах-самцах BALB/cJLacSto и приподнятого крестообразного лабиринта (ПКЛ) на аутбредных мышах-самцах ICR (филиал питомника “Столбовая” ФГБУН НЦБМТ ФМБА России). Соединение вводили в виде суспензии с водным Твином‑80 (две капли на 10 мл воды) однократно внутрибрюшинно за 30 мин до начала эксперимента. Статистическую обработку фармакологических экспериментов проводили, используя однофакторный дисперсионный анализ ANOVA с критерием Краскела–Уоллиса и непараметрическое оценивание для независимых переменных (критерий U Вилкоксона–Манна–Уитни). Результаты считали достоверными при p £ 0,05.
Методика ОП со световой вспышкой основана на формировании стрессового ответа на перемещение из темноты на ярко освещённую арену, выражающегося для мышей линии BALB/c в реакции “замирания” (freezing). Увеличение общей двигательной активности в этом случае трактуется как проявление анксиолитического эффекта у испытуемого вещества, при этом общая двигательная активность оценивается как сумма периферической, центральной, вертикальной активностей и заходов в центр [9]. В тесте ОП со световой вспышкой установили, что соединение ГД‑102 после внутрибрюшинного введения в интервале доз 0,01–0,1 мг/кг вызывало статистически значимое увеличение общей двигательной активности мышей BALB/c по сравнению с контролем. В дозах 0,5; 1,0 и 5,0 мг/кг достоверного эффекта не зарегистрировали (рис. 2).
Таким образом, анксиолитическая активность ГД‑102 при минимальной действующей дозе была на порядок выше, чем таковая ГД‑23, что находится в согласии с данными, полученными методом молекулярного докинга более высокими энергиями связи с TSPO для ГД‑102 (8,2 ккал/моль) по сравнению с ГД‑23 (7,2 ккал/моль).
Наличие анксиолитической активности у ГД‑102 мы подтвердили и в тесте ПКЛ, который считается наиболее адекватным для выявления анксиолитической активности, которая проявляется в увеличении времени пребывания животного в открытых рукавах и относительной частоты заходов в открытые рукава [10]. Относительное время пребывания в открытых рукавах лабиринта в процентах рассчитывали по формуле , где ТО— время пребывания животных в открытых рукавах, ТЗ — время пребывания в закрытых рукавах лабиринта. Относительное число заходов в открытые рукава лабиринта рассчитывали по формуле: относительное число заходов в открытые рукава (проценты) = , где NО — число заходов животных в открытые рукава, NЗ — число заходов животных в закрытые рукава лабиринта.
При исследовании соединения ГД‑102 после внутрибрюшинного введения в диапазоне доз 0,1–0,5 мг/кг обнаружили достоверный анксиолитический эффект как по относительному времени пребывания в открытых рукавах, так и по относительному числу заходов в открытые рукава лабиринта (табл. 2).
Для доказательства участия рецептора TSPO в реализации анксиолитической активности соединения ГД‑102 мы исследовали в тесте ПКЛ возможное влияние антагониста TSPO — PK11195. Ингибитор PK11195 в водном растворе Твина‑80 вводили за 30 мин до введения ГД‑102 в дозе 10,0 мг/кг, при которой анализатор не влиял ни на время нахождения животных в открытых рукавах, ни на частоту заходов в открытые рукава [11]. В каждом исследовании животные получали одинаковое количество инъекций. Контрольные животные получали воду
Рис. 2. Анксиолитическая активность ГД-102 у мышей BALB/c в тесте ОП со световой вспышкой. *p < 0,05 – при сравнении с контролем (критерий U).
Таблица 2. Влияние ГД-102 при однократном внутрибрюшинном введении на поведение мышей ICR в тесте ПКЛ
Доза, мг/кг | Время в открытых рукавах, с | Время в закрытых рукавах, с | Число заходов в открытые рукава | Число заходов в закрытые рукава | Время в открытых рукавах, % | Время в закрытых рукавах, % | Общее число заходов в рукава лабиринта | Относительное время пребывания в открытых рукавах, % | Относительное число заходов в открытые рукава, % |
Контроль | 8,50 ± 14,08 | 259,25 ± 16,45 | 1,00 ± 1,31 | 8,63 ± 2,33 | 2,83 ± 4,69 | 86,42 ± 5,48 | 9,63 ± 2,50 | 3,12 ± 5,04 | 10,21 ± 15,18 |
0,1 | 58,75 ± 62,21* | 206,38 ± 56,76* | 2,50 ± 1,69 | 10,25 ± 2,82 | 19,58 ± 20,74* | 68,79 ± 18,92* | 12,75 ± 1,83* | 21,69 ± 22,37* | 20,39 ± 13,95 |
0,5 | 64,63 ± 47,73* | 198,88 ± 39,97* | 3,38 ± 2,83* | 9,13 ± 1,36 | 21,54 ± 15,91* | 66,29 ± 13,32* | 12,50 ± 2,67* | 24,04 ± 16,85* | 24,50 ± 16,01* |
1,0 | 44,00 ± 26,53* | 214,38 ± 26,53* | 3,13 ± 2,42 | 7,50 ± 1,93 | 14,67 ± 8,84* | 71,46 ± 8,84* | 10,63 ± 2,77 | 16,95 ± 10,27* | 26,91 ± 18,39 |
p (ANOVA) | 0,0106 | 0,0080 | 0,0947 | 0,1128 | 0,0106 | 0,0080 | 0,0728 | 0,0102 | 0,1050 |
Здесь и в табл. 3 данные представлены в виде M ± SD, количество животных n = 8 для каждой группы, *p < 0,05 при сравнении с контролем (критерий U).
Таблица 3. Влияние специфического ингибитора TSPO (РК11195) на анксиолитический эффект соединения ГД-102
Вещество, доза | Время в открытых рукавах, с | Время в закрытых рукавах, с | Число заходов в открытые рукава | Число заходов в закрытые рукава | Время в открытых рукавах, % | Время в закрытых рукавах, % | Общее число заходов в рукава лабиринта | Относительное время в открытых рукавах, % | Относительное число заходов в открытые рукава, % |
Контроль | 29,00 ± 5,35 | 226,88 ± 15,34 | 2,00 ± 0,76 | 8,25 ± 1,91 | 9,67 ± 1,78 | 75,63 ± 5,11 | 10,25 ± 1,75 | 11,38 ± 2,33 | 19,96 ± 8,91 |
РК11195, 10 мг/кг + вода | 28,75 ± 23,91 | 225,75 ± 19,12 | 2,25 ± 1,91 | 9,75 ± 3,37 | 9,58 ± 7,97 | 75,25 ± 6,37 | 12,00 ± 3,85 | 11,05 ± 8,74 | 18,51 ± 11,98 |
ГД-102, 0,5 мг/кг + вода | 114,13 ± 53,10* | 139,13 ± 53,46* | 5,50 ± 2,88* | 6,88 ± 2,53 | 38,04 ± 17,70* | 46,38 ± 17,82* | 12,38 ± 3,38 | 45,09 ± 20,66* | 43,72 ± 17,18* |
РК11195, 10,0 мг/кг + + ГД-102, 0,5 мг/кг | 25,88 ± 13,14 | 234,38 ± 23,17 | 2,63 ± 1,41 | 9,75 ± 2,31 | 8,63 ± 4,38 | 78,13 ± 7,72 | 12,38 ± 2,72 | 9,99 ± 4,99 | 21,19 ± 9,29 |
p (ANOVA) | 0,0140 | 0,0139 | 0,0308 | 0,1003 | 0,0140 | 0,0139 | 0,2600 | 0,0123 | 0,0155 |
Предварительное введение PK11195 полностью блокировало анксиолитический эффект ГД‑102 (табл. 3). Показатели поведения животных этой группы оставались на уровне контроля и в то же время достоверно отличались от показателей группы, получавшей ГД‑102. Эти результаты подтвердили лигандные свойства дипептида ГД‑102 по отношению к TSPO.
Таким образом, на основании полученных результатов докинга, наличия анксиолитического эффекта и его блокирования с помощью антагониста PK11195 можно сделать вывод, что ГД‑102 является лигандом TSPO.
Работа выполнена при поддержке гранта Российского фонда фундаментальных исследований 17–04–00861, проект “Дизайн, синтез и изучение анксиолитической активности дипептидных лигандов рецептора TSPO как основа для создания нового класса быстродействующих анксиолитиков”.
Об авторах
О. А. Деева
Научно-исследовательский институт фармакологии им. В.В. Закусова
Email: tata-sosnovka@mail.ru
Россия, 125315, г. Москва, ул. Балтийская, 8
А. С. Пантилеев
Научно-исследовательский институт фармакологии им. В.В. Закусова
Email: tata-sosnovka@mail.ru
Россия, 125315, г. Москва, ул. Балтийская, 8
И. В. Рыбина
Научно-исследовательский институт фармакологии им. В.В. Закусова
Email: tata-sosnovka@mail.ru
Россия, 125315, г. Москва, ул. Балтийская, 8
М. А. Яркова
Научно-исследовательский институт фармакологии им. В.В. Закусова
Email: tata-sosnovka@mail.ru
Россия, 125315, г. Москва, ул. Балтийская, 8
Т. А. Гудашева
Научно-исследовательский институт фармакологии им. В.В. Закусова
Автор, ответственный за переписку.
Email: tata-sosnovka@mail.ru
член-корреспондент РАН
Россия, 125315, г. Москва, ул. Балтийская, 8С. Б. Середенин
Научно-исследовательский институт фармакологии им. В.В. Закусова
Email: tata-sosnovka@mail.ru
академик РАН
Россия, 125315, г. Москва, ул. Балтийская, 8Список литературы
- Rupprecht R., Papadopoulos V., Rammes G., Baghai T.C., Fan J., Akula N., Groyer G., Adams D., Schu-macher M. // Nat. Rev. Drug Discovery. 2010. V. 9. P. 971–988.
- Hosie A.M., Wilkins M.E., Smart T.G. // Pharmacol. Ther. 2007. V. 116. № 1. P. 7–19.
- Гудашева Т.А. // Изв. РАН. Сер. хим. 2015. № 9. С. 2012–2021.
- Гудашева Т.А., Деева О.А., Мокров Г.В., Ярков С.А., Яркова М.А., Середенин С.Б. // ДАН. 2015. Т. 464. № 3. С. 361–364.
- Гудашева Т.А., Деева О.А., Яркова М.А., Середенин С.Б. // ДАН. 2016. Т. 469. № 5. С. 621–624.
- Середенин С.Б., Гудашева Т.А., Деева О.А., Мокров Г.В., Ярков С.А., Яркова М.А., Жердев В.П., Дур- нев А.Д., Алексеев К.В., Незнамов Г.Г. Замещенные дипептиды с нейропсихотропной активностью. Пат. РФ № 2573823. М., 2014.
- Jaremko L., Jaremko M., Giller K., Becker S., Zweck-stetter M. // Science. 2014. V. 343. P. 1363–1366.
- Schrödinger Release 2015–4: Maestro. Vers. 10.4. N.Y.: Schrödinger, 2015.
- Середенин С.Б., Ведерников А.А. // Бюл. эксперим. биологии и медицины. 1979. Т. 88. № 7. C. 38–40.
- File S. E. // Behav. Brain Res. 2001. V. 125. P. 151–157.
- Atsuko Kita, Hitoshi Kohayakawa, Tomoko Kinoshita, Yoshiaki Ochi, Keiko Nakamichi, Satoshi Kurumiya, Kiyoshi Furukawa, Makoto Oka // Brit. J. Pharmacol. 2004. V. 142. P. 1059–1072.
Дополнительные файлы
![](/img/style/loading.gif)