Allosterická inhibice DC-SIGN receptoru jako nová strategie v boji proti patogenům

DC-SIGN (Dendritic Cell-Specific Intercellular adhesion molecule-3-Grabbing Non-integrin) receptor se vyskytuje na povrchu buněk lidského imunitního systému, konkrétně dendritických buněk a makrofágů. Hraje zásadní roli při rozpoznávání patogenů a imunitní odpovědi proti nim. Dendritické buňky se pomocí DC-SIGN receptorů nevazebnými interakcemi váží na cukerné řetězce na povrchu patogenů a poté navázaný patogen předávají T-lymfocytům, které proti nim dokáží vytvořit protilátky. Virus HIV této interakce zneužívá, a poté, co jej dendritická buňka předá T-lymfocytu, ho infikuje.

Nově zkoumanou strategií pro zabránění tomuto kroku životního cyklu HIV je zablokování vazebného místa DC-SIGN receptoru léčivy. Snahy vyvinout látky, které by se vázaly přímo do primárního vazebného místa receptoru (takzvané orthosterické inhibitory), do kterého se váží i cukerné řetězce na povrchu patogenů, byly ale zatím málo úspěšné. Cukerné analogy mají totiž řadu nevýhod, jako například nízkou afinitu k receptoru, vysokou polaritu nebo snadné
odbourávání v těle.
Způsobem, jak obejít výše zmíněné problémy sacharidových ligandů, je takzvaná allosterická inhibice. Allosterický inhibitor je látka, která se na receptor váže na jiném místě než jeho přirozené ligandy, ale svým navázáním donutí receptor změnit tvar takovým způsobem, že se do primárního vazebného místa už nemohou přirozené ligandy (a tedy patogeny) vázat. Naše partnerská skupina vedená profesorem Rademacherem v roce 2017 na DC-SIGN receptoru
identifikovala několik sekundárních vazebných míst, která jsou oproti primárnímu vazebnému místu výrazně lipofilnější, a mohou tedy interagovat s méně polárními molekulami, které se svými vlastnostmi mnohem více blíží léčivům.

Na obrázku je žlutě vyznačené primární vazebné místo, do kterého se váží polární cukerné řetězce patogenů, a ostatními barvami jsou označena lipofilnější sekundární vazebná místa. Ve skupině doktorky Petry Ménové na VŠCHT Praha se věnujeme syntéze různých látek cílících na tato sekundární vazebná místa. Mimo jiné jsme identifikovali látky založené na struktuře 4-chinolon-3-karboxylové kyseliny. Při syntéze nových inhibitorů využíváme přístupu
Fragment-Based Drug Discovery (FBDD). Syntetizujeme malé molekuly, které se váží k receptoru poměrně slabě a samy o sobě by nebyly využitelné jako léčiva, ale je na nich jednodušší identifikovat, jaké části jsou pro interakci s receptorem důležité a jaké nikoli. Po optimalizaci těchto malých molekul (fragmentů) a identifikaci, do kterého vazebného místa se váží, je možné sílu jejich vazby k receptoru výrazně zvýšit propojením několika takových
fragmentů dohromady. Takto propojené fragmenty se mohou k receptoru vázat mnohonásobně silněji.

V rámci své bakalářské práce jsem optimalizoval syntézu série chinolonových fragmentů a propojením některých z nich s dalšími hity z předchozích screeningů jsem připravil inhibitory s výrazně vyšší afinitou k DC-SIGN receptoru. Kromě organické syntézy jsem se věnoval i vyhodnocení výsledků biologických testů a na závěr navrhl další strukturní úpravy, které by mohly vést k ještě účinnějším látkám.