Synthese und enzymkinetische Prüfung von N6-Acryloyllysinpiperaziden als potentielle Radiotracer zur Bildgebung der Transglutaminase 2 (TGase 2)

Ziel/Aim: Zahlreiche Krebsarten zeichnen sich durch eine deutlich erhöhte Aktivität der TGase 2 aus, die vor allem mit einer gesteigerter Chemo- und Strahlenresistenz der Krebszellen korreliert. Daher stellt dieses Enzym ein interessantes Target für die Entwicklung von PET-Tracern zur funktionellen Bildgebung derartiger Tumoren dar. Unter den bekannten Inhibitoren der TGase 2 erscheinen die N6-Acryloyllysin-4-arylpiperazide für die Entwicklung von Radiotracern als besonders geeignet, da sie über eine hohe inhibitorische Potenz und Selektivität verfügen (1). Daher sollten ausgehend von dieser Verbindungsklasse Derivate zugänglich gemacht werden, die eine Markierung mit Radionukliden wie F-18 oder Radioiod erlauben.
Methodik/Methods: Ausgehend von N2-Boc-Lysin wurden in einer Sequenz bestehend aus N6-Acrylierung, Amidknüpfung, Boc-Entschützung und N2-Acylierung verschiedene N2-Acyl-N6-acryloyllysin-4-arylpiperazide synthetisiert. Alle Zielverbindungen wurden in zwei unabhängigen enzymkinetischen Assays, welche die Transamidase- bzw. Hydrolaseaktivität der TGase 2 erfassen, evaluiert.
Ergebnisse/Results: Bisher wurde eine Serie von mehr als 40 Inhibitoren synthetisiert, deren enzymkinetische Charakterisierung interessante Struktur-Wirkungsbeziehungen aufdeckte. So führt der Ersatz des 6-Methyl-2-pyridyl-Restes im literaturbekannten Referenzinhibitor N2-Phenylacetyl-N6-acryloyllysin-4-(6-methylpyridin-2-yl)piperazid gegen einen 2-Nitro-5 pyridyl-Rest zu einer deutlich höheren Hemmwirkung gegenüber der TGase 2. Untersuchungen zum kovalenten Docking der Inhibitoren im aktiven Zentrum der TGase 2 geben erstmals Aufschluss über deren Bindungsmodus.
Schlussfolgerungen/Conclusions: Die gefundenen Struktur-Wirkungs-Beziehungen können gezielt genutzt werden, um potentielle Radiotracer hinsichtlich ihrer Hemmkinetik zu verbessern, was für ihre Anwendung zur molekularen Bildgebung in vivo vorteilhaft ist.
Literatur/References:
[1] Wityak et al. ACS Med. Chem. Lett. 2012, 3, 1024.