The discovery of a highly selective 5,6,7,8-Tetrahydrobenzo[4,5]thieno[2,3-d]pyrimidin-4(3H)-one SIRT2 Inhibitor that is Neuroprotective in an in vitro Parkinson's Disease Model

ChemMedChem

Volumn 10, Issue 1, 2015, Pages 69-82

  Di Fruscia, Paolo ^a   Zacharioudakis, Emmanouil ^a   Liu, Chang ^a   Moniot, Sébastien ^b   Laohasinnarong, Sasiwan ^a   Khongkow, Mattaka ^a   Harrison, Ian F ^a   Koltsida, Konstantina ^a   Reynolds, Christopher R ^a   Schmidtkunz, Karin ^c   Jung, Manfred ^c   Chapman, Kathryn L ^d   Steegborn, Clemens ^b   Dexter, David T ^a   Sternberg, Michael J E ^a   Lam, Eric W F ^a   Fuchter, Matthew J ^a  

^a IMPERIAL COLLEGE LONDON   (United Kingdom)

^b UNIVERSITY OF BAYREUTH   (Germany)

^c UNIVERSITY OF FREIBURG   (Germany)

^d Domainex Ltd   (United Kingdom)

Author keywords

Acetylation; Histone deacetylases (HDACs); Parkinson's disease; SIRT; Sirtuins

Indexed keywords

3 [(2 METHOXYNAPHTHALEN 1 YL)METHYL] 5,6 DIHYDROBENZO[4,5]THIENO[2,3 D]PYRIMIDIN 4,7(3H,8H) DIONE; 3 [(2 METHOXYNAPHTHALEN 1 YL)METHYL] 5,6,7,8 TETRAHYDROBENZO[4,5]THIENO[2,3 D]PYRIMIDIN 4(3H) ONE; 3 [(2 METHOXYNAPHTHALEN 1 YL)METHYL] 7 (NEOPENTYLAMINO) 5,6,7,8 TETRAHYDROBENZO[4,5]THIENO[2,3 D]PYRIMIDIN 4(3H) ONE; 3 [(2 METHOXYNAPHTHALEN 1 YL)METHYL] 7 [(2 METHYLBENZYL)AMINO] 5,6,7,8 TETRAHYDROBENZO[4,5]THIENO[2,3 D]PYRIMIDIN 4(3H) ONE; 3 [(2 METHOXYNAPHTHALEN 1 YL)METHYL] 7 [(PYRIDIN 3 YLMETHYL)AMINO] 5,6,7,8 TETRAHYDROBENZO[4,5]THIENO[2,3 D]PYRIMIDIN 4(3H) ONE; 3 [(2 METHOXYNAPHTHALEN 1 YL)METHYL] 7 [(THIOPHEN 2 YLMETHYLL)AMINO] 5,6,7,8 TETRAHYDROBENZO[4,5]THIENO[2,3 D]PYRIMIDIN 4(3H) ONE; 3 [(2 METHOXYNAPHTHALEN 1 YL)METHYL]THIENO[2,3 D]PYRIMIDIN 4(3H) ONE; 5,6 DIHYDRO 3H SPIRO(BENZO[4,5]THIENO[2,3 D]PYRIMIDINE 7,2'[1,3]DIOXOLAN) 4(8H) ONE; 5,6,7,8 TETRAHYDROBENZO[4,5]THIENO[2,3 D]PYRIMIDIN 4(3H) ONE; 7 (BENZYLAMINO) 3 [(2 METHOXYNAPHTHALEN 1 YL)METHYL] 5,6,7,8 TETRAHYDROBENZO[4,5]THIENO[2,3 D]PYRIMIDIN 4(3H) ONE; 7 [(3 FLUOROBENZYL)AMINO] 3 [(2 METHOXYNAPHTHALEN 1 YL)METHYL] 5,6,7,8 TETRAHYDROBENZO[4,5]THIENO[2,3 D]PYRIMIDIN 4(3H) ONE; 7 [(3 METHOXYBENZYL)AMINO] 3 [(2 METHOXYNAPHTHALEN 1 YL)METHYL] 5,6,7,8 TETRAHYDROBENZO[4,5]THIENO[2,3 D]PYRIMIDIN 4(3H) ONE; ALPHA TUBULIN; ENZYME INHIBITOR; LACTACYSTIN; METHYL 2 AMINO 4,5,6,7 TETRAHYDROBENZO[B]THIOPHENE 3 CARBOXYLATE; METHYL 2 AMINO 5,7 DIHYDRO 4H SPIRO(BENZO[B]THIOPHENE 6,2'[1,3]DIOXOLANE) 3 CARBOXYLATE; PYRIMIDINONE DERIVATIVE; SIRTUIN 1; SIRTUIN 2; SIRTUIN 2 INHIBITOR; SIRTUIN 3; SIRTUIN 5; THIENO[2,3 D]PYRIMIDIN 4(3H) ONE; UNCLASSIFIED DRUG; FORKHEAD TRANSCRIPTION FACTOR; FOXO3 PROTEIN, HUMAN; HISTONE DEACETYLASE INHIBITOR; ICL-SIRT078; NEUROPROTECTIVE AGENT; PROTEIN BINDING; THIENO(2,3-D)PYRIMIDIN-4-ONE; THIOPHENE DERIVATIVE;

ANIMAL CELL; ARTICLE; CELL PROLIFERATION; CONTROLLED STUDY; DRUG SCREENING; DRUG SELECTIVITY; HUMAN; HUMAN CELL; IC50; MCF 7 CELL LINE; NERVE CELL NECROSIS; NEUROPROTECTION; NONHUMAN; PARKINSON DISEASE; PHARMACOPHORE; RAT; ANIMAL; ANTAGONISTS AND INHIBITORS; BINDING SITE; CELL LINE; CHEMISTRY; DISEASE MODEL; DOPAMINERGIC NERVE CELL; DRUG EFFECTS; METABOLISM; MOLECULAR DOCKING; PATHOLOGY; PROTEIN TERTIARY STRUCTURE; STRUCTURE ACTIVITY RELATION;

ANIMALS; BINDING SITES; CELL LINE; CELL PROLIFERATION; DISEASE MODELS, ANIMAL; DOPAMINERGIC NEURONS; DRUG EVALUATION, PRECLINICAL; FORKHEAD TRANSCRIPTION FACTORS; HISTONE DEACETYLASE INHIBITORS; HUMANS; MCF-7 CELLS; MOLECULAR DOCKING SIMULATION; NEUROPROTECTIVE AGENTS; PARKINSON DISEASE; PROTEIN BINDING; PROTEIN STRUCTURE, TERTIARY; PYRIMIDINONES; RATS; SIRTUIN 2; STRUCTURE-ACTIVITY RELATIONSHIP; THIOPHENES;

EID: 84919778888     PISSN: 18607179     EISSN: 18607187     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/cmdc.201402431     Document Type: Article

References (86)

1. I.V. Gregoretti, Y M. Lee, H. V. Goodson, J. Mol. Biol. 2004, 338, 17-31.
2. A. J. de Ruijter, A. H. van Gennip, H. N. Caron, S. Kemp, A. B. van Kuilenburg, Biochem. J. 2003, 370, 737-749.
3. A. A. Sauve, C. Wolberger, V. L. Schramm, J. D. Boeke, Annu. Rev. Biochem. 2006, 75, 435-465.
4. T. Finkel, C. X. Deng, R. Mostoslavsky, Nature 2009, 460, 587-591.
5. L. R. Saunders, E. Verdin, Oncogene 2007, 26, 5489-5504.
6. G. Laurent, N. J. German, A. K. Saha, V. C. de Boer, M. Davies, T. R. Koves, N. Dephoure, F. Fischer, G. Boanca, B. Vaitheesvaran, S. B. Lovitch, A. H. Sharpe, I. J. Kurland, C. Steegborn, S. P. Gygi, D. M. Muoio, N. B. Ruderman, M. C. Haigis, Mol. Cell 2013, 50, 686-698.
7. J. Du, Y. Zhou, X. Su, J. J. Yu, S. Khan, H. Jiang, J. Kim, J. Woo, J. H. Kim, B. H. Choi, B. He, W. Chen, S. Zhang, R. A. Cerione, J. Auwerx, Q. Hao, H. Lin, Science 2011, 334, 806-809.
8. F. Fischer, M. Gertz, B. Suenkel, M. Lakshminarasimhan, M. Schutkowski, C. Steegborn, PLoS One 2012, 7, e45098.
9. H. Jiang, S. Khan, Y. Wang, G. Charron, B. He, C. Sebastian, J. Du, R. Kim, E. Ge, R. Mostoslavsky, H. C. Hang, Q. Hao, H. Lin, Nature 2013, 496, 110-113.
10. J. L. Feldman, J. Baeza, J. M. Denu, J. Biol. Chem. 2013, 288, 31350-31356.
11. S. Michan, D. Sinclair, Biochem. J. 2007, 404, 1-13.
12. J. C. Milne, J. M. Denu, Curr. Opin. Chem. Biol. 2008, 12, 11-17.
13. D. M. Taylor, M. M. Maxwell, R. Luthi-Carter, A. G. Kazantsev, Cell. Mol. Life Sci. 2008, 65, 4000-4018.
14. J. A. Baur, Z. Ungvari, R. K. Minor, D. G. Le Couteur, R. de Cabo, Nat. Rev. Drug Discovery 2012, 11, 443-461.
15. A. Vaquero, M. B. Scher, D. H. Lee, A. Sutton, H. L. Cheng, F. W. Alt, L. Serrano, R. Sternglanz, D. Reinberg, Genes Dev. 2006, 20, 1256-1261.
16. E. Jing, S. Gesta, C. R. Kahn, Cell Metab. 2007, 6, 105-114.
17. F. Wang, M. Nguyen, F. X. Qin, Q. Tong, Aging Cell 2007, 6, 505-514.
18. B. J. North, B. L. Marshall, M. T. Borra, J. M. Denu, E. Verdin, Mol. Cell 2003, 11, 437-444.
19. B. Peck, C. Y. Chen, K. K. Ho, P. Di Fruscia, S. S. Myatt, R. C. Coombes, M. J. Fuchter, C. D. Hsiao, E. W. Lam, Mol. Cancer Ther. 2010, 9, 844-855.
20. S. C. Dryden, F. A. Nahhas, J. E. Nowak, A. S. Goustin, M. A. Tainsky, Mol. Cell. Biol. 2003, 23, 3173-3185.
21. T. Inoue, Y. Nakayama, H. Yamada, Y. C. Li, S. Yamaguchi, A. Kurimasa, M. Katoh, M. Oshimura, Cell Cycle 2009, 8, 1279-1291.
22. Y. Zhang, Q. Au, M. Zhang, J. R. Barber, S. C. Ng, B. Zhang, Biochem. Biophys. Res. Commun. 2009, 386, 729-733.
23. Y. Li, H. Matsumori, Y. Nakayama, M. Osaki, H. Kojima, A. Kurimasa, H. Ito, S. Mori, M. Katoh, M. Oshimura, T. Inoue, Genes Cells 2011, 16, 34-45.
24. H. S. Kim, A. Vassilopoulos, R. H. Wang, T. Lahusen, Z. Xiao, X. Xu, C. Li, T. D. Veenstra, B. Li, H. Yu, J. Ji, X. W. Wang, S. H. Park, Y. I. Cha, D. Gius, C. X. Deng, Cancer Cell 2011, 20, 487-499.
25. R. Luthi-Carter, D. M. Taylor, J. Pallos, E. Lambert, A. Amore, A. Parker, H. Moffitt, D. L. Smith, H. Runne, O. Gokce, A. Kuhn, Z. Xiang, M. M. Maxwell, S. A. Reeves, G. P. Bates, C. Neri, L. M. Thompson, J. L. Marsh, A. G. Kazantsev, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2010, 107, 7927-7932.
26. B. Beirowski, J. Gustin, S. M. Armour, H. Yamamoto, A. Viader, B. J. North, S. Michan, R. H. Baloh, J. P. Golden, R. E. Schmidt, D. A. Sinclair, J. Auwerx, J. Milbrandt, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2011, 108, E952-E961.
27. K. Harting, B. Knoll, Eur. J. Cell Biol. 2010, 89, 262-269.
28. A. L. Garske, B. C. Smith, J. M. Denu, ACS Chem. Biol. 2007, 2, 529-532.
29. J. Schemies, U. Uciechowska, W. Sippl, M. Jung, Med. Res. Rev. 2010, 30, 861-889.
30. J. L. Avalos, K. M. Bever, C. Wolberger, Mol. Cell 2005, 17, 855-868.
31. C. M. Grozinger, E. D. Chao, H. E. Blackwell, S. L. Schreiber, J. Biol. Chem. 2001, 276, 38837-38843.
32. B. Heltweg, T. Gatbonton, A. D. Schuler, J. Posakony, H. Li, S. Goehle, R. Kollipara, R. A. Depinho, Y. Gu, J. A. Simon, A. Bedalov, Cancer Res. 2006, 66, 4368-4377.
33. E. Lara, A. Mai, V. Calvanese, L. Altucci, P. Lopez-Nieva, M. L. MartinezChantar, M. Varela-Rey, D. Rotili, A. Nebbioso, S. Ropero, G. Montoya, J. Oyarzabal, S. Velasco, M. Serrano, M. Witt, A. Villar-Garea, A. Imhof, J. M. Mato, M. Esteller, M. F. Fraga, Oncogene 2009, 28, 781-791.
34. T. F. Outeiro, E. Kontopoulos, S. M. Altmann, I. Kufareva, K. E. Strathearn, A. M. Amore, C. B. Volk, M. M. Maxwell, J. C. Rochet, P. J. McLean, A. B. Young, R. Abagyan, M. B. Feany, B. T. Hyman, A. G. Kazantsev, Science 2007, 317, 516-519.
35. D. M. Taylor, U. Balabadra, Z. Xiang, B. Woodman, S. Meade, A. Amore, M. M. Maxwell, S. Reeves, G. P. Bates, R. Luthi-Carter, P. A. Lowden, A. G. Kazantsev, ACS Chem. Biol. 2011, 6, 540-546.
36. S. H. Choi, L. Quinti, A. G. Kazantsev, R. B. Silverman, Bioorg. Med. Chem. Lett. 2012, 22, 2789-2793.
37. M. Gutiérrez, E. H. Andrianasolo, W. K. Shin, D. E. Goeger, A. Yokochi, J. Schemies, M. Jung, D. France, S. Cornell-Kennon, E. Lee, W. H. Gerwick, J. Org. Chem. 2009, 74, 5267-5275.
38. R. C. Neugebauer, U. Uchiechowska, R. Meier, H. Hruby, E. Verdin, W. Sippl, M. Jung, J. Med. Chem. 2008, 51, 1203-1213.
39. D. Rotili, V. Carafa, D. Tarantino, G. Botta, A. Nebbioso, L. Altucci, A. Mai, Bioorg. Med. Chem. 2011, 19, 3659-3668.
40. J. Trapp, R. Meier, D. Hongwiset, M. U. Kassack, W. Sippl, M. Jung, ChemMedChem 2007, 2, 1419-1431.
41. T. Pesnot, J. Kempter, J. Schemies, G. Pergolizzi, U. Uciechowska, T. Rumpf, W. Sippl, M. Jung, G. K. Wagner, J. Med. Chem. 2011, 54, 3492-3499.
42. T. Suzuki, M. N. Khan, H. Sawada, E. Imai, Y Itoh, K. Yamatsuta, N. Tokuda, J. Takeuchi, T. Seko, H. Nakagawa, N. Miyata, J. Med. Chem. 2012, 55, 5760-5773.
43. P. Di Fruscia, K. K. Ho, S. Laohasinnarong, M. Khongkow, S. H. B. Kroll, S.A. Islam, M.J.E. Sternberg, K. Schmidtkunz, M. Jung, E.W.-F. Lam, M. J. Fuchter, MedChemComm 2012, 3, 373-378.
44. J. S. Disch, G. Evindar, C. H. Chiu, C. A. Blum, H. Dai, L. Jin, E. Schuman, K. E. Lind, S. L. Belyanskaya, J. Deng, F. Coppo, L. Aquilani, T. L. Graybill, J. W. Cuozzo, S. Lavu, C. Mao, G. P. Vlasuk, R. B. Perni, J. Med. Chem. 2013, 56, 3666-3679.
45. P. Mellini, T. Kokkola, T. Suuronen, H. S. Salo, L. Tolvanen, A. Mai, M. Lahtela-Kakkonen, E. M. Jarho, J. Med. Chem. 2013, 56, 6681-6695.
46. P. R. Tatum, H. Sawada, Y Ota, Y. Itoh, P. Zhan, N. Ieda, H. Nakagawa, N. Miyata, T. Suzuki, Bioorg. Med. Chem. Lett. 2014, 24, 1871-1874.
47. M. A. Khanfar, L. Quinti, H. Wang, S. H. Choi, A. G. Kazantsev, R. B. Silverman, Eur. J. Med. Chem. 2014, 76, 414-426.
48. G. Hoffmann, F. Breitenbucher, M. Schuler, A. E. Ehrenhofer-Murray, J. Biol. Chem. 2014, 289, 5208-5216.
49. C. Schlicker, G. Boanca, M. Lakshminarasimhan, C. Steegborn, Aging 2011, 3, 852-872.
50. C. R. Reynolds, A. C. Amini, S. H. Muggleton, M. J. Sternberg, J. Phys. Chem. B 2012, 116, 6732-6739.
51. "Support Vector Inductive Logic Programming", S. H. Muggleton, H. M. Lodhi, M.J.E. Sternberg, A. Amini, (Imperial Innovations Limited, London, UK), U.S. Patent US 8,126,823, 2012.
52. K. Huber, J. Schemies, U. Uciechowska, J. M. Wagner, T. Rumpf, F. Lewrick, R. Suss, W. Sippl, M. Jung, F. Bracher, J. Med. Chem. 2010, 53, 1383-1386.
53. J. Trapp, A. Jochum, R. Meier, L. Saunders, B. Marshall, C. Kunick, E. Verdin, P. Goekjian, W. Sippl, M. Jung, J. Med. Chem. 2006, 49, 7307-7316.
54. J. J. Irwin, T. Sterling, M. M. Mysinger, E. S. Bolstad, R. G. Coleman, J. Chem. Inf. Model 2012, 52, 1757-1768.
55. C. A. Lipinski, J. Pharmacol. Toxicol. Methods 2000, 44, 235-249.
56. M.S. Finnin, J. R. Donigian, N. P. Pavletich, Nat. Struct. Biol. 2001, 8, 621-625.
57. G. Jones, P. Willett, R. C. Glen, A. R. Leach, R. Taylor, J. Mol. Biol. 1997, 267, 727-748.
58. B. Heltweg, J. Trapp, M. Jung, Methods 2005, 36, 332-337.
59. G. Revelant, S. Dunand, S. Hesse, G. Kirsch, Synthesis 2011, 2935-2940.
60. M. Schutkowski, F. Fischer, C. Roessler, C. Steegborn, Expert Opin. Drug Discovery 2014, 9, 183-199.
61. J. B. Baell, G. A. Holloway, J. Med. Chem. 2010, 53, 2719-2740.
62. P.A. Johnston, K.M. Soares, S. N. Shinde, C.A. Foster, T. Y. Shun, H. K. Takyi, P. Wipf, J. S. Lazo, Assay Drug Dev. Technol. 2008, 6, 505-518.
63. G.T. Nguyen, S. Schaefer, M. Gertz, M. Weyand, C. Steegborn, Acta Crystallogr. Sect. D 2013, 69, 1423-1432.
64. M. Gertz, F. Fischer, G.T. T. Nguyen, M. Lakshminarasimhan, M. Schutkowski, M. Weyand, C. Steegborn, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2013, 110, E2772-E2781.
65. G.T. Nguyen, M. Gertz, C. Steegborn, Chem. Biol. 2013, 20, 1375-1385.
66. K. Arnold, L. Bordoli, J. Kopp, T. Schwede, Bioinformatics 2006, 22, 195-201.
67. K. Zhao, X. Chai, R. Marmorstein, Structure 2003, 11, 1403-1411.
68. A. M. Davenport, F. M. Huber, A. Hoelz, J. Mol. Biol. 2014, 426, 526-541.
69. L. Jin, W. Wei, Y. Jiang, H. Peng, J. Cai, C. Mao, H. Dai, W. Choy, J. E. Bemis, M. R. Jirousek, J. C. Milne, C. H. Westphal, R. B. Perni, J. Biol. Chem. 2009, 284, 24394-24405.
70. T. Antoshenko, J. R. Min, A. Schuetz, P. Loppnau, A. M. Edwards, C. H. Arrowsmith, A. Bochkarev, A. N. Plotnikov, unpublished crystal structure of human sirtuin homolog 5 in complex with NAD (PDB ID: 2B4Y).
71. F. Wang, C. H. Chan, K. Chen, X. Guan, H. K. Lin, Q. Tong, Oncogene 2012, 31, 1546-1557.
72. K. Bonezzi, D. Belotti, B. J. North, C. Ghilardi, P. Borsotti, A. Resovi, P. Ubezio, A. Riva, R. Giavazzi, E. Verdin, G. Taraboletti, Neoplasia 2012, 14, 846-854.
73. I. F. Harrison, D. T. Dexter, Pharmacol. Ther. 2013, 140, 34-52.
74. K. S. McNaught, L. M. Bjorklund, R. Belizaire, O. Isacson, P. Jenner, C. W. Olanow, Neuroreport 2002, 13, 1437-1441.
75. K. S. McNaught, C. Mytilineou, R. Jnobaptiste, J. Yabut, P. Shashidharan, P. Jennert, C. W. Olanow, J. Neurochem. 2002, 81, 301-306.
76. C. Niu, J. Mei, Q. Pan, X. Fu, Stereot. Funct. Neuros. 2009, 87, 69-81.
77. A. C. Vernon, S. M. Johansson, M. M. Modo, BMC Neurosci. 2010, 11, 1-18.
78. E. Lorenc-Koci, T. Lenda, L. Antkiewicz-Michaluk, J. Wardas, H. Domin, M. Smialowska, J. Konieczny, Neurochem. Int. 2011, 58, 839-849.
79. I. S. Pienaar, I. F. Harrison, J. L. Elson, A. Bury, P. Woll, A. K. Simon, D. T. Dexter, Brain Struct. Funct. 2013, DOI: 10.1007/s00429-013-0669-5.
80. F. S. Adams, F. G. La Rosa, S. Kumar, J. Edwards-Prasad, S. Kentroti, A. Vernadakis, C. R. Freed, K. N. Prasad, Neurochem. Res. 1996, 21, 619-627.
81. H. Cui, Z. Kamal, T. Ai, Y. Xu, S. S. More, D. J. Wilson, L. Chen, J. Med. Chem. 2014, 57, 8340-8357
82. a) B. C. Smith, W. C. Hallows, J. M. Denu, Anal. Biochem. 2009, 394, 101-109
83. b) S. Moniot, M. Schutkowski, C. Steegborn, J. Struct. Biol. 2013, 182, 136-43.
84. A. Essafi, A. R. Gomes, K. M. Pomeranz, A. K. Zwolinska, R. Varshochi, U. B. McGovern, E. W. Lam, Methods Mol. Biol. 2009, 462, 201-211.
85. G. Repetto, A. del Peso, J. L. Zurita, Nat. Protoc. 2008, 3, 1125-1131.
86. M. J. Arranz, M. F. Festing, Toxicol. In Vitro 1990, 4, 211-212.