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Jul 17, 2023

Análogos de MOG para explorar o farmacóforo MCT2, α

Biologia das Comunicações volume 5, Número do artigo: 877 (2022) Citar este artigo 1378 Acessos 1 Citações 12 Detalhes de métricas altmétricas Uma correção do editor para este artigo foi publicada em 27

Biologia das Comunicações, volume 5, número do artigo: 877 (2022) Citar este artigo

1378 Acessos

1 Citações

12 Altmétrico

Detalhes das métricas

Uma correção do editor para este artigo foi publicada em 27 de setembro de 2022

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O α-cetoglutarato (αKG) é um nó metabólico central com ampla influência na fisiologia celular. O análogo de αKG N-oxalilglicina (NOG) e seu derivado pró-droga permeável à membrana dimetil-oxalilglicina (DMOG) têm sido amplamente utilizados como ferramentas para estudar prolil hidroxilases (PHDs) e outros processos dependentes de αKG. Nos meios de cultura celular, o DMOG é rapidamente convertido em MOG, que entra nas células através do transportador de monocarboxilato MCT2, levando a concentrações intracelulares de NOG que são suficientemente altas para inibir as enzimas da glutaminólise e causar citotoxicidade. Portanto, o grau de instabilidade de (D) MOG juntamente com os níveis de expressão de MCT2 determinam os alvos intracelulares com os quais o NOG se envolve e, em última análise, seus efeitos na viabilidade celular. Aqui projetamos e caracterizamos uma série de análogos de MOG com o objetivo de melhorar a estabilidade do composto e explorar os requisitos funcionais para interação com o MCT2, um membro relativamente pouco estudado da família SLC16. Relatamos análogos de MOG que mantêm a capacidade de entrar nas células via MCT2 e identificamos compostos que não inibem a glutaminólise ou causam citotoxicidade, mas ainda podem inibir PHDs. Usamos esses análogos para mostrar que, sob nossas condições experimentais, a ativação de mTORC1 induzida pela glutaminólise pode ser desacoplada da atividade de PHD. Portanto, esses novos compostos podem ajudar a descomplicar os efeitos celulares resultantes da ação polifarmacológica do NOG.

O estudo do metabolismo tem sido auxiliado pelo uso de análogos de metabólitos que permitem a inibição rápida e reversível de enzimas e vias em diferentes ambientes experimentais1. No campo do metabolismo do cancro, compostos análogos como a 2-desoxiglicose, a 6-diazo-5-oxo-L-norleucina (DON) e o dicloroacetato (DCA) continuam a complementar as abordagens genéticas para dissecar os pontos fortes e as vulnerabilidades associadas ao metabolismo do cancro. alterações metabólicas em tumores2,3,4. Os análogos de metabólitos também estão entre alguns dos mais importantes compostos quimioterápicos usados ​​clinicamente: desde a gemcitabina e o 5-fluoro-uracil (5-FU), análogos de nucleosídeos usados ​​como terapias no câncer pancreático e colorretal; ao metotrexato e ao pemetrexedo, análogos do folato administrados para tratar uma série de doenças malignas5,6. O desenvolvimento e o refinamento de análogos de metabólitos podem, portanto, fornecer ferramentas valiosas para estudos mecanísticos tanto do metabolismo quanto da tumorigênese.

O α-cetoglutarato (αKG) é um nó metabólico chave e a compreensão de sua biologia complexa foi facilitada pelo análogo estrutural N-oxalilglicina (NOG), que tem sido extensivamente utilizado in vitro junto com seu derivado permeável às células, dimetil-oxalilglicina (DMOG). )7,8,9 (Fig. 1a). Mais comumente, o DMOG é utilizado para induzir a sinalização de hipóxia através da inibição das enzimas do domínio prolil hidroxilase (PHD), levando à estabilização do fator de transcrição Fator Indutível por Hipóxia 1α (HIF1α)8,10. A estabilização do HIF1α é um objetivo terapêutico em condições que vão desde isquemia e anemia até doenças inflamatórias11,12 e, nesses ambientes, estudos anteriores utilizaram DMOG para demonstrar os potenciais benefícios terapêuticos da inibição de PHDs13,14.

um esquema (criado com Biorender) representando estruturas químicas para DMOG, MOG e NOG, sua permeabilidade celular relativa e alvos celulares dependendo das concentrações intracelulares de NOG ([NOG]IC) que elas provocam). O DMOG é convertido em MOG e subsequentemente no análogo ativo de αKG NOG. O DMOG é permeável às células, enquanto o MOG é transportado via MCT2, levando a um [NOG]IC mais elevado em comparação com o provocado pelo DMOG. Alta [NOG]IC inibe enzimas metabólicas além de PHDs. NOG não consegue passar pela membrana plasmática. b Análise da estabilidade do MOG sintético ao longo do tempo no sangue total de camundongo por LC-MS (n = 3 repetições técnicas). c Análise LC-MS da estabilidade do DMOG no sangue total de camundongo ao longo do tempo (n = 3 réplicas técnicas). O DMOG é muito rapidamente convertido em MOG, que também é instável e subsequentemente forma NOG com cinética semelhante à do MOG sintético medido em (b). A tabela mostra as meias-vidas calculadas da conversão de DMOG em MOG e subsequentemente NOG, ou da conversão de MOG sintético em NOG a partir dos dados mostrados nos painéis (b e c). d Estruturas de análogos de substituição de éster metílico de glicinato MOG projetadas, sintetizadas e relatadas neste trabalho. (i) ésteres alquílicos mais volumosos (2,3), (ii) substituintes α-metil (4–6), (iii) análogo de cetona (7), (iv) heterociclos aromáticos de 5 membros (8–10). e Rota sintética para a preparação de análogos de MOG 2-10 mostrada no painel (d).