Análise estrutural das proteínas quinases PRPF4 and DYRK1B pertencentes à família CMGC e identificação de pequenos compostos inibidores

• Processo: 19/14275-8
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de agosto de 2019
• Data de Término da vigência: 31 de julho de 2021
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Bioquímica - Biologia Molecular
• Acordo de Cooperação: CNPq - INCTs
• Pesquisador responsável: Paulo Arruda
• Beneficiário: André da Silva Santiago
• Instituição Sede: Instituto de Biologia (IB). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 14/50897-0 - INCT 2014: Centro de Química Medicinal de Acesso Aberto, AP.TEM
• Assunto(s): Proteínas quinases
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: bioquímica de proteínas | Chemical probe | Kinases | Bioquímica de Proteínas

Resumo

O genoma humano é composto por cerca de 520 quinases anotadas, responsáveis pela regulação de uma várias rotas bioquímicos. As proteínas quinase são transferases responsáveis por ligar o fosfato gama do trifosfato de adenosina (ATP) ao substrato, regulando sua atividade. As quinases formam um hub altamente dinâmico que regula os principais processos na sinalização, os quais respondem a vários estímulos externos. Muitas proteínas quinases estão associadas ao desenvolvimento e progressão de vários tipos de câncer. Eles são comumente um dos principais alvos da pesquisa para estudo e tratamento de células cancerosa. Nos últimos 20 anos, o FDA aprovou 48 inibidores de quinases, o que prova que as quinases são um importante alvo de muitas doenças.Embora as drogas projetadas para quinases correspondam a aproximadamente 6% de todo os compostos aprovados pela FDA, a maioria das pesquisas se concentra em 25% de todas as proteínas quinases, enquanto a maioria delas permanece pouco estudada. Além disso, muitos dos medicamentos aprovados são poliquimioterápicos, tais como sunitinib e cabozantinib, o que significa que a ação nos alvos distantes pode levar a toxicidades e eventos adversos.Entre as quinases do grupo CMGC, gostaríamos de destacar a importância da investigação de PRPF4B e DYRK1B, que têm atraído interesse devido ao seu envolvimento no controle do ponto de checagem do fuso mitótico e na distribuição de cromátides e na regulação negativa do crescimento celular, interrupção do ciclo celular de fase e promoção de resistência celular aos quimioterápicos, respectivamente. As quinases inexploradas da família de DYRK e PRPF4 demonstraram participar da regulação de eventos importantes durante o ciclo celular. O DYRK1B tem recebido bastante importância devido ao seu papel na síndrome metabólica relacionada ao acúmulo de ácidos graxos abdominais e, mais recentemente, o DYRK1B demonstrou participar da regulação do crescimento celular, tendo como alvo o CCND1, uma proteína necessária para a transição do ciclo G1 / S. Com respeito a PRPF4, ela participa da regulação do pré-mRNA splicing e fuso checkpoint. A busca de inibidores para estas quinases pouco estudadas certamente trará um grande progresso no entendimento de como as células controlam a entrada na fase S e como elas se tornam mais suscetíveis/resistentes aos compostos quimioterápicos.Na tentativa de identificar pequenas moléculas capazes de inibir as quinases citadas, propomos o projeto atual para abordar algumas questões desconhecidas sobre PRPF4 e DYRK1B, como quais são os resíduos mais importantes para se obter uma inibição mais eficiente e quais são os efeitos da inibição em células cancerosa. Num esforço para acelerar a descoberta do inibidor da quinase, o Structural Genomics Consortium (SGC), junto com grupos de química medicinal e empresas farmacêuticas, são um exemplo de sucesso na elaboração de sondas químicas para algumas das quinases negligenciadas, como GAK, LIMK e AAK1. Nosso trabalho será baseado na identificação do inibidor de PRPF4 e DYRK1B em colaboração com a empresa farmacêutica Aché, que forneceu uma série de inibidores baseados em um arcabouço de benzotiofeno, previamente demonstrado capaz de inibir o PRPF4. A nova série de compostos será testada quanto à sua capacidade de inibir preferencialmente o PRPF4, usando a abordagem de bioquímica e biologia estrutural, em vez do DYRK1B, já que nossos resultados anteriores identificaram o DYRK1B como off-target.Estas questões abordadas neste serão investigadas usando ferramentas de biologia molecular e biologia estrutural. A identificação de pequenas moléculas para PRPF4 e DYRK1B será investigada por construções de clonagem projetadas para aumentar nossa taxa de sucesso em cristalizá-la e analisá-las usando ensaios de quinase. Esperamos que este projeto também apóie a identificação de pontos de partida para gerar inibidores específicos para cada uma dessas quinases como parte de um projeto colaborativo com o Ache

Publicações científicas

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(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

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O'BYRNE, SEAN N.; SCOTT, JOHN W.; PILOTTE, JOSEPH R.; SANTIAGO, ANDRE DA S.; LANGENDORF, CHRISTOPHER G.; OAKHILL, JONATHAN S.; EDUFUL, BENJAMIN J.; COUNAGO, RAFAEL M.; WELLS, CARROW I.; ZUERCHER, WILLIAM J.; et al. In Depth Analysis of Kinase Cross Screening Data to Identify CAMKK2 Inhibitory Scaffolds. Molecules, v. 25, n. 2, JAN 2 2020. (13/50724-5, 19/14275-8, 14/50897-0)

SEGRETTI, NATANAEL D.; TAKARADA, JESSICA E.; FERREIRA, MARCOS A., JR.; SANTIAGO, ANDRE DA SILVA; TEODORO, BRUNO V. M.; DAMIAO, MARIANA C. F. C. B.; GODOI, PAULO H.; CUNHA, MICAEL R.; FALA, ANGELA M.; RAMOS, PRISCILA Z.; et al.

Discovery of novel benzothiophene derivatives as potent and narrow spectrum inhibitors of DYRK1A and DYRK1B

. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters, v. 68, p. 6-pg., 2022-07-15. (19/14275-8, 21/04853-4, 13/50724-5, 16/25320-6, 14/50897-0)

SILVA, SUELEN FERNANDES; KLIPPEL, ANGELICA HOLLUNDER; RAMOS, PRISCILA ZONZINI; SANTIAGO, ANDREE DA SILVA; VALENTINI, SANDRO ROBERTO; BENGTSON, MARIO HENRIQUE; MASSIRER, KATLIN BRAUER; BILSLAND, ELIZABETH; COUNAGO, RAFAEL MIGUEZ; ZANELLI, CLESLEI FERNANDO. Structural features and development of an assay platform of the parasite target deoxyhypusine synthase of Brugia malayi and Leishmania major. PLoS Neglected Tropical Diseases, v. 14, n. 10, OCT 2020. (13/50724-5, 14/50897-0, 16/16970-7, 15/03553-6, 18/16672-1, 19/14275-8)

PROFETA, GERSON S.; DOS REIS, CAIO V.; SANTIAGO, ANDRE DA S.; GODOI, PAULO H. C.; FALA, ANGELA M.; WELLS, CARROW I.; SARTORI, ROGER; SALMAZO, ANITA P. T.; RAMOS, PRISCILA Z.; MASSIRER, KATLIN B.; et al. Binding and structural analyses of potent inhibitors of the human Ca2+/calmodulin dependent protein kinase kinase 2 (CAMKK2) identified from a collection of commercially-available kinase inhibitors. SCIENTIFIC REPORTS, v. 9, NOV 11 2019. (19/14275-8, 14/50897-0, 17/05697-0, 13/50724-5, 16/09041-0)