Synthetic approaches to complex amines that inhibit protein synthesis by impacting the ribosome
通过影响核糖体抑制蛋白质合成的复杂胺的合成方法
基本信息
- 批准号:10470244
- 负责人:
- 金额:$ 26.55万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2014
- 资助国家:美国
- 起止时间:2014-09-01 至 2023-08-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:3-hydroxybutanalAlcoholsAminationAminesAmino SugarsAnthracyclineAntibioticsAntimalarialsBindingBinding SitesBiologicalBiological AssayCarbonCardiotoxicityCellsChagas DiseaseChemicalsChiropteraCollaborationsComplexCoupledCouplingDNADiseaseDoxorubicinDrug resistanceElectrostaticsEnvironmentEukaryotic CellEvaluationExhibitsFundingGenerationsHybridsHydrogen BondingHydrophobicityLaboratoriesLeadLibrariesMajor GrooveMalariaMenogarilMethodsMinor GrooveMitochondriaMulti-Drug ResistanceNatural ProductsPharmaceutical ChemistryPharmaceutical PreparationsPositioning AttributePrimary carcinoma of the liver cellsProtein BiosynthesisResistance developmentRibosomesRoleRouteSecureStructure-Activity RelationshipTetracyclinesTherapeuticTherapeutic AgentsToxic effectTriad Acrylic ResinTuberculosisUniversitiesWisconsinWorkanaloganticancer activityantitumor agentantitumor drugbasebehavior influencebioactive natural productscancer therapycomputer studiesdesigndrug discoveryexperienceexperimental studyflexibilityfunctional groupinsightinterestnovelopen innovationpathogenprofessorprogramspropadienescaffoldsmall moleculestereochemistrytumor
项目摘要
Project Summary/Abstract:
Our work in the previous funding period was inspired by synthetic challenges inherent in molecules that
directly bind to the ribosome or indirectly impact its function. Structure-activity relationship studies are difficult
in these classes of molecules, due to lack of flexible synthetic methods to enable flexible changes to the
positioning, stereochemistry and steric environments of key amine and alcohol groups that engage in H-
bonding or electrostatic interactions with the binding site; the same is true for altering alkyl and aryl groups that
participate in hydrophobic or π-π interactions. Our versatile methods streamline syntheses of stereochemically
complex amine 'triads' present in natural products that inhibit protein synthesis, including aminocyclitols,
anthracyclines, and tetracyclines. This enables us to construct 'unnatural products' inspired by bioactive natural
products, where diversity can be achieved in: 1) heteroatoms installed in the amine 'triad' building blocks, 2)
stereochemical relationships amongst the three contiguous, heteroatom-bearing sp3 carbon centers of the
triad, and 3) densely functionalized carbo- and heterocyclic scaffolds. A library of >1000 unique compounds in
novel amine chemical space displaying significant stereochemical complexity has shown promising activities
against drug-resistant malaria and tuberculosis, Chaga's disease, hepatocellular carcinoma, and other
biological targets.
This renewal builds on our expertise in securing complex, densely functionalized amine motifs to investigate
structure-activity relationships in molecules that impact protein synthesis, primarily through interactions with the
ribosome. Analogs of the potent antimalarial natural product jogyamycin will be prepared to probe how binding
to the ribosome is impacted; these studies are key to the design of simpler synthetic amine scaffolds that show
similar bioactivity, but better selectivity for parasitic vs. eukaryotic mitochondrial ribosomes, lowered toxicity,
and less propensity to develop resistance. In the same manner, our expertise in complex amine synthesis will
be applied to the design of 'hybrid' anthracyclines that mitigate the toxicity and multi-drug resistance seen in
the widely-used antitumor drug doxorubicin (DOX) and other related drugs of significance to the treatment of
cancer. We have secured the aid of several collaborators to assess the biological activities of our compounds
and provide insight into the design of 2nd-generation libraries, including the Eli Lilly Open Innovation program,
GSK (in progress), Corteva Agrisciences, several academic colleagues (Prof. Taifo Mahmud, Prof. Dev Arya,
Prof. Silvia Cavagnero, Dr. Desiree Bates), and the University of Wisconsin Medicinal Chemistry Center.
项目摘要/摘要:
我们在上一个资助期的工作受到分子固有的合成挑战的启发,这些挑战
直接结合核糖体或间接影响其功能的研究很困难。
在这些类别的分子中,由于缺乏灵活的合成方法来实现灵活的改变
参与 H- 的关键胺和醇基团的定位、立体化学和空间环境
与结合位点的键合或静电相互作用;对于改变烷基和芳基也是如此;
参与疏水或 π-π 相互作用我们的多功能方法简化了立体化学的合成。
天然产物中存在的复杂胺“三联体”会抑制蛋白质合成,包括氨基环醇,
这使我们能够构建受生物活性天然物质启发的“非天然产品”。
产品的多样性可以通过以下方式实现:1) 安装在胺“三元组”结构单元中的杂原子,2)
三个连续的、带有杂原子的sp3碳中心之间的立体化学关系
三联体,以及 3) 密集功能化的碳环和杂环支架 包含超过 1000 种独特化合物的库。
具有显着立体化学复杂性的新型胺化学空间已显示出有前景的活性
对抗耐药性疟疾和结核病、白桦茸病、肝细胞癌等
生物目标。
此次更新建立在我们在确保复杂、密集功能化的胺基序进行研究方面的专业知识之上
影响蛋白质合成的分子的结构-活性关系,主要是通过与
将制备有效的抗疟天然产物乔贾霉素的类似物来探究如何结合。
这些研究是设计更简单的合成胺支架的关键
相似的生物活性,但对寄生线粒体核糖体的选择性比真核线粒体核糖体更好,毒性更低,
以同样的方式,我们在复杂胺合成方面的专业知识将减少产生耐药性的可能性。
应用于“混合”蒽环类药物的设计,减轻其毒性和多药耐药性
广泛使用的抗肿瘤药物阿霉素(DOX)和其他对治疗肿瘤具有重要意义的相关药物
我们已经获得了几位合作者的帮助来评估我们化合物的生物活性。
并提供对第二代图书馆设计的见解,包括礼来开放创新计划,
GSK(正在进行中)、Corteva Agrisciences、几位学术同事(Taifo Mahmud 教授、Dev Arya 教授、
Silvia Cavagnero 教授、Desiree Bates 博士)和威斯康星大学药物化学中心。
项目成果
期刊论文数量(23)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Tunable, chemoselective amination via silver catalysis.
通过银催化进行可调节的化学选择性胺化。
- DOI:10.1021/ja406654y
- 发表时间:2013-11-20
- 期刊:
- 影响因子:15
- 作者:Rigoli JW;Weatherly CD;Alderson JM;Vo BT;Schomaker JM
- 通讯作者:Schomaker JM
A Stereoselective [3+1] Ring Expansion for the Synthesis of Highly Substituted Methylene Azetidines.
用于合成高度取代的亚甲基氮杂环丁烷的立体选择性[3 1]环扩展。
- DOI:10.1002/anie.201705202
- 发表时间:2017-09-25
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Schmid SC;Guzei IA;Schomaker JM
- 通讯作者:Schomaker JM
Stereocontrolled Synthesis of the Aminocyclopentitol Core of Jogyamycin via an Ichikawa Rearrangement Reaction.
通过市川重排反应立体控制合成日惹霉素的氨基环戊醇核心。
- DOI:
- 发表时间:2019
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Gerstner, Nels C;Schomaker, Jennifer M
- 通讯作者:Schomaker, Jennifer M
Diastereoselective Au-Catalyzed Allene Cycloisomerizations to Highly Substituted Cyclopentenes.
非对映选择性金催化丙二烯环异构化为高度取代的环戊烯。
- DOI:10.1021/acs.orglett.7b01350
- 发表时间:2017-07-07
- 期刊:
- 影响因子:5.2
- 作者:Reeves RD;Phelps AM;Raimbach WAT;Schomaker JM
- 通讯作者:Schomaker JM
Fluorinated Amine Stereotriads via Allene Amination.
通过丙二烯胺化形成氟化胺立体三元组。
- DOI:10.1021/acs.orglett.7b01342
- 发表时间:2017-06-16
- 期刊:
- 影响因子:5.2
- 作者:Liu L;Gerstner NC;Oxtoby LJ;Guzei IA;Schomaker JM
- 通讯作者:Schomaker JM
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