Fragment-based synthesis and SAR of modified FKBP ligands: Influence of different linking on binding affinity

ChemMedChem

Volumn 2, Issue 7, 2007, Pages 1054-1070

  Röhrig, Christoph H ^a   Loch, Caroline ^a   Guan, Jia Ying ^a   Siegal, Gregg ^a   Overhand, Mark ^a  

^a LEIDEN UNIVERSITY   (Netherlands)

Author keywords

Docking; Drug discovery; FKBP ligands; Fragment linking chemistry; Mitsunobu reaction

Indexed keywords

FK 506 BINDING PROTEIN; LIGAND;

ARTICLE; CHEMISTRY; ELECTROSPRAY MASS SPECTROMETRY; METABOLISM; NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE; PROTEIN BINDING; STRUCTURE ACTIVITY RELATION;

LIGANDS; NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE, BIOMOLECULAR; PROTEIN BINDING; SPECTROMETRY, MASS, ELECTROSPRAY IONIZATION; STRUCTURE-ACTIVITY RELATIONSHIP; TACROLIMUS BINDING PROTEINS;

EID: 42449147105     PISSN: 18607179     EISSN: 18607187     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/cmdc.200600296     Document Type: Article

References (51)

1. E. R. Zartler, M. J. Shapiro, Curr. Opin. Chem. Biol. 2005, 9, 366-370.
2. D. Fattori, Drug Discovery Today 2004, 9, 229-238.
3. D. C. Rees, M. Congreve, C. W. Murray, R. Carr, Nat. Rev. Drug Discovery 2004, 3, 660-672.
4. D. A. Erlanson, R. S. McDowell, T. O'Brien, J. Med. Chem. 2004, 47, 3463-3482.
5. S. B. Shuker, P. J. Hajduk, R. P. Meadows, S. W. Fesik, Science 1996, 274, 1531-1534.
6. P. J. Hajduk, R. P. Meadows, S. W. Fesik, Science 1997, 278, 497-499.
7. E. T. Olejniczak, P. J. Hajduk, P. A. Marcotte, D. G. Nettesheim, R. P. Meadows, R. Edalji, T. F. Holzman, S. W. Fesik, J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 5828-5832.
8. M. R. Arkin, M. Randal, W. L. DeLano, J. Hyde, T. N. Luong, J. D. Oslob, D. R. Raphael, L. Taylor, J. Wang, R. S. McDowell, J. A. Wells, A. C. Braisted, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2003, 100, 1603-1608.
9. A. C. Braisted, J. D. Oslob, W. L. Delano, J. Hyde, R. S. McDowell, N. Waal, C. Yu, M. R. Arkin, B. C. Raimundo, J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 3714-3715.
10. B. G. Szczepankiewicz, G. Liu, P. J. Hajduk, C. Abad-Zapatero, Z. Pei, Z. Xin, T. H. Lubben, J. M. Trevillyan, M. A. Stashko, S. J. Ballaron, H. Liang, F. Huang, C. W. Hutchins, S. W. Fesik, M. R. Jirousek, J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 4087-4096.
11. G. Liu, Z. Xin, Z. Pei, P. J. Hajduk, C. Abad-Zapatero, C. W. Hutchins, H. Zhao, T. H. Lubben, S. J. Ballaron, D. L. Haasch, W. Kaszubska, C. M. Rondinone, J. M. Trevillyan, M. R. Jirousek, J. Med. Chem. 2003, 46, 4232-4235.
12. P. J. Hajduk, G. Sheppard, D. G. Nettesheim, E. T. Olejniczak, S. B. Shuker, R. P. Meadows, D. H. Steinman, G. M. Carrera, Jr., P. A. Marcotte, J. Severin, K. Walter, H. Smith, E. Gubbins, R. Simmer, T. F. Holzman, D. W. Morgan, S. K. Davidsen, J. B. Summers, S. W. Fesik, J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 5818-5827.
13. J. Klages, M. Coles, H. Kessler, Mol. BioSyst. 2006, 2, 318-332.
14. A. R. Leach, M. M. Hann, J. N. Burrows, E. J. Griffen, Mol. BioSyst. 2006, 2, 429-446.
15. S. Vanwetswinkel, R. J. Heetebrij, J. van Duynhoven, J. G. Hollander, D. V. Filippov, P. J. Hajduk, G. Siegal, Chem. Biol. 2005, 12, 207-216.
16. T. Marquardsen, M. Hofmann, J. G. Hollander, C. M. Loch, S. R. Kiihne, F. Engelke, G. Siegal, J. Magn. Reson. 2006, 182, 55-65.
17. S. L. Schreiber, Science 1991, 251, 283-287.
18. W. E. Lyons, E. B. George, T. M. Dawson, J. P. Steiner, S. H. Snyder, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1994, 91, 3191-3195.
19. J. Sharkey, S. P. Butcher, Nature 1994, 371, 336-339.
20. L. Zhao, H. Liu, L. Wang, S. Li, Bioorg. Med. Chem. Lett. 2006, 16, 4385-4390.
21. B. G. Gold, Expert Opin. Invest. Drugs 2000, 9, 2331-2342.
22. G. S. Hamilton, J. P. Steiner, J. Med. Chem. 1998, 41, 5119-5143.
23. S. W. Michnick, M. K. Rosen, T. J. Wandless, M. Karplus, S. L. Schreiber, Science 1991, 252, 836-839.
24. J. M. Moore, D. A. Peattie, M. J. Fitzgibbon, J. A. Thomson, Nature 1991, 351, 248-250.
25. G. D. Van Duyne, R. F. Standaert, P. A. Karplus, S. L. Schreiber, J. Clardy, Science 1991, 252, 839-842.
26. G. D. Van Duyne, R. F. Standaert, P. A. Karplus, S. L. Schreiber, J. Clardy, J. Mol. Biol. 1993, 229, 105-124.
27. D. A. Holt, J. I. Luengo, D. S. Yamashita, H. J. Oh, A. L. Konialian, H. K. Yen, L. W. Rozamus, M. Brandt, M. J. Bossard, M. A. Levy, D. S. Eggleston, J. Liang, L. W. Schultz, T. J. Stout, J. Clardy, J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 9925-9938.
28. K. P. Wilson, M. M. Yamashita, M. D. Sintchak, S. H. Rotstein, M. A. Murcko, J. Boger, J. A. Thomson, M. J. Fitzgibbon, J. R. Black, M. A. Navia, Acta Crystallogr. Sect. D 1995, 51, 511-521.
29. D. M. Armistead, M. C. Badia, D. D. Deininger, J. P. Duffy, J. O. Saunders, R. D. Tung, J. A. Thomson, M. T. DeCenzo, O. Futer, D. J. Livingston, M. A. Murcko, M. M. Yamashita, M. A. Navia, Acta Crystallogr. Sect. D 1995, 51, 522-528.
30. C. Sich, S. Improta, D. J. Cowley, C. Guenet, J. P. Merly, M. Teufel, V. Saudek, Eur. J. Biochem. 2000, 267, 5342-5355.
31. P. Burkhard, P. Taylor, M. D. Walkinshaw, J. Mol. Biol. 2000, 295, 953-962.
32. G. M. Dubowchik, V. M. Vrudhula, B. Dasgupta, J. Ditta, T. Chen, S. Sheriff, K. Sipman, M. Witmer, J. Tredup, D. M. Vyas, T. A. Verdoorn, S. Bollini, A. Vinitsky, Org. Lett. 2001, 3, 3987-3990.
33. I. Muegge, Y. C. Martin, P. J. Hajduk, S. W. Fesik, J. Med. Chem. 1999, 42, 2498-2503.
34. The graphic was generated with the program PyMol, W. L. DeLano, 2003 (http://pymol.sourceforge.net/).
35. S. T. Park, R. A. Aldape, O. Futer, M. T. DeCenzo, D. J. Livingston, J. Biol. Chem. 1992, 267, 3316-3324.
36. X. Xia, J. T. Lin, R. K. Kinne, Biochemistry 2003, 42, 6115-6120.
37. We also investigated benzyl protection of the second phenolic hydroxy group. However, the poor solubility of the resulting compounds in most organic solvents, giving rise to tedious purifications, prompted us to investigate silyl protection.
38. Y. Q. Wu, D. E. Wilkinson, D. Limburg, J. H. Li, H. Sauer, D. Ross, S. Liang, D. Spicer, H. Valentine, M. Fuller, H. Guo, P. Howorth, R. Soni, Y. Chen, J. P. Steiner, G. S. Hamilton, J. Med. Chem. 2002, 45, 3558-3568.
39. M. L. Lamb, J. Tirado-Rives, W. L. Jorgensen, Bioorg. Med. Chem. 1999, 7, 851-860.
40. G. S. Hamilton, Y. Q. Wu, D. C. Limburg, D. E. Wilkinson, M. J. Vaal, J. H. Li, C. Thomas, W. Huang, H. Sauer, D. T. Ross, R. Soni, Y. Chen, H. Guo, P. Howorth, H. Valentine, S. Liang, D. Spicer, M. Fuller, J. P. Steiner, J. Med. Chem. 2002, 45, 3549-3557.
41. R. E. Babine, S. L. Bender, Chem. Rev. 1997, 97, 1359-1472.
42. D. S. Yamashita, H.-J. Oh, H.-K. Yen, M. J. Bossard, M. Brandt, M. A. Levy, T. Newman-Tarr, A. Badger, J. I. Luengo, D. A. Holt, Bioorg. Med. Chem. Lett. 1994, 4, 325-328.
43. L. Wei, Y. Wu, D. E. Wilkinson, Y. Chen, R. Soni, C. Scott, D. T. Ross, H. Guo, P. Howorth, H. Valentine, S. Liang, D. Spicer, M. Fuller, J. Steiner, G. S. Hamilton, Bioorg. Med. Chem. Lett. 2002, 12, 1429-1433.
44. H. C. Kolb, K. B. Sharpless, Drug Discovery Today 2003, 8, 1128-1137.
45. O. Mitsunobu, Synthesis 1981, 1-28.
46. To probe if the two phenolic hydroxy groups of benzamide 2 show different reactivities, we also performed the Mitsunobu reaction with 2 as substrate, but obtained a mixture of products, indicating simultaneous reaction of both hydroxy groups.
47. P. T. Nyffeler, C.-H. Liang, K. M. Koeller, C.-H. Wong, J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 10773-10778.
48. In rare cases, if the linker enables additional positive interactions with the target protein, even super-additive effects can be obtained. See for an example reference [7].
49. A. N. Jain, J. Med. Chem. 2003, 46, 499-511.
50. GraphPad Prism, GraphPad Software Inc., San Diego, CA 92130 (USA).
51. The FKBP PDB files were generously provided by Philip J. Hajduk.