Uma perspectiva sobre o desenvolvimento de inibidores da quinase N-terminal C-Jun como terapêutica para a doença de Alzheimer: investigando a estrutura por meio de estudos de acoplamento

Abstrato:

A quinase N-terminal c-Jun (JNK) desempenha um papel importante na morte celular causada por vários estímulos. Como a isoforma JNK3 é expressa principalmente no cérebro, acredita-se que ela desempenhe um papel fundamental em várias doenças neurodegenerativas, incluindo a doença de Alzheimer (DA) e a doença de Parkinson (DP), que ainda carecem de terapêutica plausível. Para desenvolver um inibidor novo e seletivo de JNK3, conduzimos uma revisão decadal (2011 a 2021) de artigos publicados sobre inibidores de JNK, particularmente aqueles com foco em uma perspectiva estrutural e insights de acoplamento. Observamos as estruturas de três isoformas de JNK, nomeadamente holoproteínas e estruturas co-cristalinas, com inibidores de JNK3 e resumimos os aspectos estruturais significativos dos inibidores seletivos de JNK3 como terapêutica da DA.

A doença de Parkinson é uma doença degenerativa comum do sistema nervoso e os seus principais sintomas incluem tremores, rigidez, movimentos lentos, distúrbios do equilíbrio, etc. No entanto, os problemas com a função da memória associados aos sintomas da doença de Parkinson estão a receber cada vez mais atenção.

Estudos demonstraram que a memória de pacientes com doença de Parkinson é significativamente afetada na realização de tarefas cognitivas, e alguns deles também apresentam comprometimento da função cognitiva, como perda de atenção e redução da sensibilidade cognitiva. No entanto, isto não significa que as pessoas com doença de Parkinson não possam ter uma boa memória.

Pessoas com doença de Parkinson podem melhorar suas habilidades de memória por meio de prática e treinamento constantes, especialmente realizando alguns treinamentos e exercícios de memória. Esses exercícios podem ajudar as pessoas com doença de Parkinson a melhorar suas habilidades cognitivas, desenvolver uma autoconfiança mais positiva, melhorar sua qualidade de vida e melhorar sua autoestima.

Entre eles, alguns exercícios simples de memória, incluindo muita leitura, escrita, cálculos matemáticos, desenho e outras atividades, podem efetivamente melhorar a capacidade cognitiva dos pacientes com doença de Parkinson e fazê-los encarar a vida de forma mais positiva e confiante. Além disso, algum treinamento de memória, incluindo memória de localização, memória numérica, memória de letras, memória de sequência de eventos, etc., também é muito eficaz. Estas formações permitem às pessoas com doença de Parkinson enfrentar e lidar melhor com vários problemas e adaptar-se melhor à sua nova situação de vida.

Em suma, embora a doença de Parkinson possa afetar a capacidade de atenção e memória dos pacientes, o treino cognitivo e o exercício adequado podem ajudar os pacientes a melhorar a sua função cognitiva e ajudá-los a adaptar-se melhor ao seu novo estado de vida. Portanto, os pacientes com doença de Parkinson não precisam ter medo dos problemas de memória, desde que encarem a vida com uma atitude positiva e positiva, certamente terão uma vida feliz e ativa. Percebe-se que precisamos melhorar nossa memória. Cistanche pode melhorar significativamente a memória porque a pasta de carne é um material medicinal tradicional chinês com muitos efeitos únicos, um dos quais é melhorar a memória. A eficácia da carne picada vem de vários ingredientes ativos, incluindo ácido carboxílico, polissacarídeos, flavonóides, etc. Esses ingredientes podem promover a saúde do cérebro através de vários canais.

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Palavras-chave:

Doença de Alzheimer; quinase c-Jun N-terminal; inibidor de proteína quinase de molécula pequena; JNK3; seletividade.

1. Introdução

As proteínas quinases foram descobertas há mais de 65 anos, mas têm sido alvos terapêuticos há menos de 30 anos [1,2]. O envolvimento de proteínas quinases em muitas doenças foi estabelecido com base em um grande número de estudos, e tais quinases têm sido há muito tempo um grupo-alvo molecular promissor. Existem 518 proteínas quinases conhecidas codificadas no genoma humano, e as proteínas quinases fosforilam aproximadamente um terço de todas as proteínas [3,4]. Muitos pesquisadores em empresas farmacêuticas e na academia trabalharam arduamente nesta área e, como resultado, 67 medicamentos inibidores de quinase de moléculas pequenas foram aprovados pelo FDA dos EUA em 2021 [5].

O Gleevec, um tratamento bem estabelecido para a leucemia mieloide crônica, foi lançado em 2001 após ser desenvolvido pela Novartis, iniciando a era dos inibidores da proteína quinase. Este tratamento ainda está ampliando seu leque de aplicações. Depois disso, nove inibidores da proteína quinase de moléculas pequenas foram aprovados pela FDA dos EUA em 2011 e visavam exclusivamente doenças proliferativas, como o câncer. Da mesma forma, a maioria dos inibidores de proteína quinase aprovados até agora são utilizados em oncologia. No entanto, as proteínas quinases também estão envolvidas em muitas outras doenças, incluindo doenças inflamatórias, imunológicas e cardiovasculares, bem como distúrbios do sistema nervoso central (SNC), como a doença de Alzheimer (DA) e a doença de Parkinson (DP) [6]. Em 2011, o ruxolitinibe, que é um inibidor de JAK1 e JAK2, foi aprovado como agente terapêutico para mielofibrose. Junto com essa aprovação, a pesquisa na área de inibidores de quinase não oncológicos tornou-se cada vez mais ativa [7]. Existem até 10 medicamentos direcionados a doenças fora da oncologia entre os 67 inibidores de proteína quinase aprovados pela FDA, mas ainda não existe nenhum medicamento inibidor de proteína quinase para distúrbios do SNC.

A DA foi descoberta em 1906, e um exame post-mortem observou dois biomarcadores claros, nomeadamente emaranhado de tau e placa beta amilóide (A), mas em 2021, um alvo terapêutico claro ainda não foi identificado. Com o rápido envelhecimento da população global, as doenças neurodegenerativas, como a DA, tornaram-se um importante problema social e têm um impacto significativo não apenas nos pacientes, mas também em outros indivíduos ao redor dos pacientes [8,9]. Como os inibidores da proteína quinase de moléculas pequenas estão sendo usados ​​para uma ampla gama de doenças, os alvos moleculares têm atraído atenção significativa na área de distúrbios do SNC. Dentre muitas proteínas quinases potenciais do SNC, selecionamos a quinase N-terminal c-Jun (JNK), um membro da família da proteína quinase ativada por mitógeno. Os JNKs fosforilam múltiplos fatores transcricionais relacionados à apoptose, incluindo c-Jun, ATF, APP e tau, e induzem a apoptose celular [10].

JNKs respondem a vários estímulos, como citocinas, neurotoxinas, estresse oxidativo e ácidos graxos. Quando os estímulos atingem pela primeira vez a membrana celular, os sinais são transferidos para a proteína quinase ativada por mitógeno (MAPKKK), MAPKK4 e MAPKK7 através da fosforilação. Em seguida, o MAPKK4 e o MAPKK7 ativados fosforilam JNK em dois locais diferentes, e o JNK fosforilado então fosforila o terminal N de c-Jun para induzir um sinal apoptótico [11]. Além disso, o JNK fosforila diretamente proteínas apoptóticas, como BIM e BMF, e as ativa para ativar caspases [12]. No geral, as JNKs estão fortemente envolvidas nos processos fisiológicos de apoptose. Existem três genes JNK humanos diferentes, nomeadamente jnk1, jnk2 e jnk3, que codificam 10 splices diferentes de variantes de JNK (4 JNK1/2 homozigóticas e 2 homólogas de JNK3), das quais JNK1 e JNK2 são as mais amplamente expressas (Figura 1).

Ao contrário do JNK1 e do JNK2, o JNK3 é expresso principalmente no cérebro e apenas uma pequena porção é expressa no coração e nos testículos. JNK3 tem sido considerado um potencial alvo terapêutico para doenças neurodegenerativas associadas à morte celular neuronal. Quando c-Jun é fosforilado por JNK3, também facilita a maturação do emaranhado tau. Além disso, sabe-se que JNK3 fosforila diretamente as proteínas tau, levando à formação de emaranhados de tau.

Outro biomarcador da patologia da DA, nomeadamente o beta amilóide, também está relacionado com o JNK3. JNK3 fosforila a proteína precursora de amilóide (APP) em T688, causando endocitose de APP, que é conhecida por ser a etapa mais importante em todo o processo de formação de beta-amilóide [13].

O mecanismo subjacente à apoptose induzida pela placa A permanece obscuro. As placas A induzem a fosforilação da proteína quinase ativada por AMP (AMPK), e a AMPK ativada fosforila TSC2 e Raptor em S1387 e S792. Este processo inibe a via mTOR e o sistema representativo de resgate celular e induz um bloqueio translacional que impede a expressão da proteína [14]. Este fenômeno induz estresse oxidativo generalizado do retículo endoplasmático, que é acompanhado por uma resposta proteica desdobrada que induz reações secundárias, como a resposta inflamatória, que reativa o JNK3. Outra justificativa para prever que a morte celular neuronal diminuirá nos cérebros de pacientes com DA quando o JNK3 é inibido é que a morte celular neuronal e o declínio cognitivo também foram reduzidos em um modelo de camundongo FAD knock-out para JNK3 [15] (ver Figura 2).

2. Status atual de desenvolvimento dos inibidores de JNK

2.1. Inibidores Pan-JNK

SP600125 (Figura 3) é o primeiro inibidor pan-JNK conhecido com valores IC50 de 90, 40 e 40 nM para JNK3, JNK2 e JNK1, respectivamente. Este composto foi o primeiro inibidor de JNK estudado, e a compreensão da via de sinalização intracelular de JNK foi ampliada. Inicialmente, foi desenvolvido utilizando células cancerígenas como indicadores de morte celular por apoptose, mas posteriormente, este composto exibiu um efeito neuroprotetor em modelos animais de DP induzida por MPTP. Também reduziu o emaranhado neurofibrilar e as placas A em modelos animais de DA [16–18]. A potência e a seletividade do SP600125 não levaram ao desenvolvimento de medicamentos, mas é um composto que fez com que muitos cientistas considerassem o JNK um alvo atraente para medicamentos.

AS602801 (Figura 3) é um inibidor pan-JNK oralmente ativo. Valores de IC50 de 230, 90 e 80 nM são exibidos para JNK3, JNK2 e JNK1, respectivamente. Demonstrou um efeito significativo na endometriose quando foi utilizado em terapia combinada com hormônios ou como monoterapia em modelos de babuínos e roedores. Embora o AS602801 não seja um inibidor seletivo, houve uma tentativa de atingir doenças relacionadas ao sistema imunológico com o tratamento com AS602801, ao contrário do SP600125. Este composto entrou em ensaios clínicos de fase II em 2012 com endometriose como indicação [19,20].

Tanzisertib (Figura 3) é o terceiro inibidor pan-JNK oralmente ativo, com valores IC50 de 6, 7 e 61 nM para JNK3, JNK2 e JNK1, respectivamente. O tanzisertib provou ser eficaz em experiências com animais utilizando um modelo de fibrose pulmonar induzida por bleomicina como doença alvo para a fibrose pulmonar idiopática. Experimentos também demonstraram que ele reduz a produção de TNF- em um modelo de PK-PD de produção aguda de TNF induzida por LPS em ratos. Entrou em ensaios clínicos de fase II com fibrose pulmonar idiopática como indicação, mas os ensaios foram interrompidos por razões desconhecidas [21].

2.2. Inibidores seletivos de JNK

O Composto 1 (Figura 4) é um inibidor seletivo de JNK3 com níveis de atividade de<1 nM for JNK3, 210 nM for JNK2, and 518 nM for JNK1. Unlike the pan-JNK inhibitors, it is characterized by isoform selectivity toward JNK3, which is mainly expressed in the brain. Therefore, it was developed to target Parkinson's disease [22]. Compound 2 (Figure 4) was synthesized from compound 1. It has a thiophenyl pyrazolone scaffold and selectivity for other kinases, as well as JNK1 and JNK2 isoforms. Its activity on JNK3 has an IC50 of 35 nM, and it exhibits a much better DMPK profile in vivo compared to previously reported JNK3 inhibitors (1 in Figure 4). It has also been demonstrated that this compound could be an orally available and blood-brain barrier (BBB)-penetrable [23].

O Composto 3 (Figura 4) foi descoberto através de triagem virtual baseada em estrutura de vários estágios. Ele exibe um IC50 de 40 nM para JNK3 e seletividade de isoforma 2500- vezes maior que JNK1 e JNK2, bem como um bom perfil de seletividade para 398 quinases. Também exibe maior atividade neuroprotetora contra a toxicidade celular induzida por A em células SH-SY5Y em comparação com LiCl, que é um potencial agente terapêutico para DA in vitro. Estudos em animais utilizando camundongos revelaram aumento nas habilidades de aprendizagem e memória e estudos dos mecanismos subjacentes revelaram que este composto pode reduzir significativamente a difusão de placas fibrilares A através da inibição de JNK após a fosforilação reduzida de proteínas APP e tau no córtex e hipocampo. [24].

O Composto 4 (Figura 4) é um inibidor seletivo de JNK2- e JNK3-com valores de IC50 de 16 nM para JNK3, 97 nM para JNK2 e 420 nM para JNK1. A seletividade da isoforma JNK2 não foi alcançada, mas o composto exibiu alta seletividade em relação a outras famílias de MAPK e isoformas de JNK1. Como inibidor de JNK3 para terapêutica de doenças neurodegenerativas, este composto exibiu permeabilidade BBB favorável [25].

3. Análise de Perspectiva Estrutural do Sítio Ativo do JNK

3.1. Sobreposição de estruturas cristalinas JNK1, JNK2 e JNK3

Para comparar as estruturas de JNK1 e JNK3, o composto 3 foi acoplado ao JNK3 (Protein Data Bank (PDB) ID: 4WHZ). O componente indolina-2-um está localizado na região da dobradiça e interage com o hidrogênio do NH e o oxigênio carbonílico na estrutura do Met149. O nitrogênio do tiazol-4-one forma uma ligação de hidrogênio com Lys93 através da ponte de água, e o grupo 2-cloro-fenil é enterrado na bolsa hidrofóbica que consiste em Ile124, Leu126, Leu144, Val145, Met146, e Leu206, que está localizado na parte traseira do sítio ativo, além do resíduo do gatekeeper Met146. Met146 interage com um anel aromático (no composto 3, o grupo 2-cloro-fenil) em JNK3.

Quando a pose encaixada do composto 3 com JNK3 foi sobreposta às estruturas cristalinas de JNK1 (PDB ID: 3PZE, 2XRW, 4QTD, 3ELJ, 4AWI e 4L7F) (Figura 5), ​​parecia que cada resíduo Met108 nas estruturas JNK1 observadas poderia entrar em conflito com o grupo 2-cloro-fenil que ocupa a bolsa de seletividade, em contraste com a metionina146 de JNK3 [26]. Este conflito de metionina poderia explicar a seletividade do composto 3 para JNK3 em relação a JNK1.

Para determinar como o resíduo gatekeeper metionina108 atua no sítio ativo de JNK2, a pose encaixada do composto 3 foi sobreposta a três estruturas cristalinas publicadas de JNK2 (PDB ID: 3E7O, 7CML e 3NPC) (Figura 6). Embora o Met108 em 3E7O entre em conflito com o grupo 2-cloro-fenil que ocupa a bolsa de seletividade, o Met108 de 7CML e 3NPC interage com o grupo 2-cloro-fenil por meio de interações enxofre-pi, semelhante ao Met146 em o sítio ativo do JNK3 [32]. Ou as duas estruturas que formam as interações enxofre-pi são holoenzimas sem ligantes co-cristalizados, ou os ligantes co-cristalizados já possuem anéis aromáticos ocupando a bolsa de seletividade. Na estrutura cristalina do composto 4, que possui seletividade de isoforma apenas para JNK1, a porção naftaleno possui uma interação enxofre-pi com o resíduo Met146 de JNK3 e o IC50 de JNK2 é 97 nM, o que é um nível de atividade razoável. No caso do alisertib, considerando a estrutura cristalina do alisertib no JNK3 (não mostrado), o grupo trifluorofenil ocupa a bolsa de seletividade e interage com o Met146, mas a atividade do JNK2 é quase a mesma que a do JNK3. Ao combinar estas observações, concluímos que o composto 4 induz o resíduo guardião Met108 do JNK2 a mover-se o suficiente para formar uma bolsa hidrofóbica semelhante à do JNK3.

O comportamento do resíduo gatekeeper Metionina146 no sítio ativo do JNK3 foi observado pelo mesmo método descrito acima (Figura 7). Os grupos Met146 nas quatro estruturas cristalinas de JNK3 (PDB ID: 4WHZ, 4W4W, 3OY1, 7KSI) exibem interações enxofre-pi com os grupos 2-cloro-fenil, excluindo duas estruturas cristalinas (PDB ID: 6EMH, 6EQ9 ) em que ligantes co-cristalizados não ocupam a bolsa hidrofóbica [26–32]. O movimento induzido pelo composto de resíduos de metionina na estrutura JNK2 e a formação de uma bolsa hidrofóbica são mais comuns nas estruturas JNK3. Esta tendência poderia explicar a seletividade de isoformas das JNKs. Nenhum dos resíduos Met108 nas estruturas cristalinas observadas de JNK1 move-se suficientemente para formar uma bolsa hidrofóbica, mas nas estruturas cristalinas de JNK2 e JNK3, os resíduos de metionina movem-se suficientemente para criar bolsas hidrofóbicas com os inibidores. Portanto, a seletividade para JNK1 pode ser alcançada através da ocupação de bolsas hidrofóbicas, mas a seletividade de JNK2 requer explicação adicional.

3.2. Diferentes resíduos entre JNK1 e JNK3

Para investigar os resíduos que compreendem o sítio ativo de JNK3, observamos as sequências de resíduos 45 a 400 de JNK3 e descobrimos que o resíduo Leu144 existe no sítio ativo como um elemento na bolsa de seletividade. O Leu144 forma interações hidrofóbicas com o anel naftaleno do composto 4 na estrutura cristalina do JNK3 (PDB ID: 3OY1) (Figura 8a). No entanto, quando a estrutura cristalina de JNK1 (PDB ID: 3PZE) é sobreposta ao ligante co-cristalizado de 3OY1 (Figura 8b), Ile106 existe no lugar do resíduo Leu144 no mesmo local e entra em conflito com o anel naftaleno do composto 4 [37]. A distância entre Leu144 na estrutura cristalina de JNK3 e o anel de naftaleno é mantida em 3,53 Å, mas Ile106 da estrutura cristalina de JNK1 causa mau contato com o anel de naftaleno porque está muito próximo a uma distância de 2,26 Å. Como o JNK2 também possui Leu144 no mesmo local que o JNK3, podemos concluir que ocupar o bolsão de seletividade não é uma condição absoluta para alcançar a seletividade para JNK1 e JNK2.

4. Grupos Funcionais em Cada Composto Contribuindo para a Seletividade das Isoformas

Para determinar as pistas estruturais para o composto inibidor seletivo 1 no modo de ligação, analisamos detalhadamente o complexo cocristal do composto 1-JNK3 (Figura 9). Um par de ligações de hidrogênio é formado na região de dobradiça Met149, o grupo NH da benzamida atua como um doador de ligações de hidrogênio e o 2-nitrogênio no anel pirazol atua como um aceitador de ligações de hidrogênio. Outra ligação de hidrogênio é formada entre o grupo ureia e Lys93 através de uma ponte de água, e o grupo 2-cloro-fenil está localizado profundamente na bolsa hidrofóbica, formando uma interação enxofre-pi com o resíduo do gatekeeper Met146. A introdução de cloreto orto-substituído parece ser importante em termos de seletividade porque altera o ângulo dos dois anéis em termos de conformação e faz com que o grupo fenila se encaixe na bolsa de seletividade [22]. A pirrolidina protonada na área de exposição ao solvente forma uma ligação de hidrogênio com Asn89 na parte superior do sítio ativo. O composto 1 exibe uma seletividade 210- vezes maior para JNK3 em relação a JNK2, que é muito maior do que a dos outros inibidores seletivos de JNK3 examinados. A ligação de hidrogênio entre a pirrolidina e Asn89 é a explicação mais razoável para este fenômeno.

Uma observação semelhante foi feita para a estrutura do cocristal composto 2-JNK3 (Figura 10). O composto 2 também possui duas ligações de hidrogênio com Met149 na região de dobradiça, formada pelo grupo NH da amida e pelo 2-nitrogênio do anel pirazol. Uma ligação de hidrogênio adicional foi encontrada na porção ureia com Lys93 através da ponte de água. O grupo 2-cloro fenil conectado à ureia exibiu uma interação enxofre-pi com o resíduo do gatekeeper Met146 dentro da bolsa de seletividade, e a substituição orto cloreto tornou essa interação mais favorável. Todas essas interações foram muito semelhantes à relação do composto 1 com JNK3. A única diferença em comparação com o modo de ligação do composto 1 foi a perda de ligações de hidrogénio no componente de exposição ao solvente, o que parece ser a razão para a alteração na atividade da JNK3 (de<1 nM to 35 nM) and the decrease in selectivity compared to JNK2 (from 210- to 39-fold) [23]. However, compound 2 showed a superior pharmacokinetic profile in vivo compared to compound 1. Regardless, we believe that it is advantageous to maintain the hydrogen bond donor property in the solvent exposure component for the future design of selective JNK3 inhibitors.

O modo de ligação do composto 3 foi examinado para explorar a justificativa para o composto 3 exibir seletividade 2500- vezes maior que JNK2 (Figura 11). Uma estrutura co-cristalina não estava disponível para o composto 3, e monitoramos o modo de ligação através de simulações de acoplamento. Conforme mostrado na Figura 5, o componente indolina-2-um está localizado na região de dobradiça, onde há duas ligações de hidrogênio com Met149, uma ligação de hidrogênio com Lys93 através da ponte de água e a interação hidrofóbica do {{11 }}grupo cloro-fenil [24]. Além dessas interações, descobrimos que o 5-flúor da indolina-2-interage estreitamente com os resíduos Asn152 e Gln155 (distâncias de 4,69 Å e 3,41 Å, respectivamente) através da ligação F. Estas interações são claras com base nas diferenças de atividade com e sem substituição de flúor. Além disso, a cadeia lateral de Asn152 exibe uma interação dipolo com o grupo carbonila do tiazol-4-one. Tanto a ligação F quanto as interações dipolo poderiam explicar a alta seletividade do composto 3 para JNK2.

Em contraste com a seletividade do composto 3, examinamos a baixa seletividade do composto 4 para identificar o seu modo de ligação (Figura 12). Possui duas ligações de hidrogênio na região de dobradiça, e o grupo carbonila do triazol-3-um forma diretamente uma ligação de hidrogênio com Lys93, ao contrário dos compostos anteriores. O anel de naftaleno entra na bolsa de seletividade para formar interações hidrofóbicas e enxofre-pi com os resíduos descritos acima [25]. Embora o grupo ciclohexano tenha sido substituído no componente de exposição ao solvente, não foram observadas interações adicionais. Em conclusão, os compostos com seletividade para JNK2 comumente exibem interações adicionais na forma de ligações de hidrogênio, ligações F ou interações dipolo na exposição ao solvente.

5. Conclusões

As doenças neurodegenerativas, como a DA, estão a tornar-se problemas sociais cada vez mais críticos, com base no rápido envelhecimento da população global. A DA é uma doença com enormes necessidades terapêuticas não satisfeitas que requerem novos alvos moleculares terapêuticos. Em relação a novos alvos terapêuticos, investigamos c-Jun N-terminal-quinase 3, que é uma proteína quinase essencial no processo apoptótico neuronal. A JNK desempenha um papel importante no processo apoptótico no terminal da via MAPK, e a isoforma JNK3 é expressa principalmente no cérebro. Portanto, é considerado alvo de doenças neurodegenerativas, nas quais a apoptose neuronal é um evento chave. Além disso, como o JNK3 aparece repetidamente em diversas vias patológicas da DA, consideramos que é um alvo promissor para superar esta doença.

Portanto, uma lista abrangente dos atuais inibidores pan-JNK e inibidores seletivos de JNK3 foi montada, e seus modos de ligação foram examinados. Os inibidores seletivos de JNK3 comumente ocupam uma região hidrofóbica (Ile124, Leu126, Leu144, Val145, Met146 e Leu206) chamada bolsa de seletividade, introduzindo um anel aromático no inibidor de JNK3 para que ele possa entrar na bolsa hidrofóbica profundamente no sítio ativo de JNK3 . A seletividade para a isoforma JNK1 foi alcançada permitindo interações hidrofóbicas e interações enxofre-pi. Seis estruturas cristalinas JNK1, três JNK2 e seis JNK3 foram selecionadas de acordo com suas resoluções para comparar os movimentos induzidos por ligantes dos resíduos Met do gatekeeper. Em cada um dos seis co-cristais de JNK1, a metionina colidiu com o anel aromático no inibidor seletivo de JNK3, e nenhum dos ligantes co-cristalizados conseguiu caber na bolsa hidrofóbica. A colisão da metionina gatekeeper com o anel aromático também foi observada no cocristal de JNK2, mas se o ligante co-cristalizado ocupar a região hidrofóbica, então a metionina de JNK2 é induzida pelo ligante e uma bolsa pode ser formada.

Entre as seis estruturas co-cristalinas do inibidor-JNK3 observadas, houve mais casos com ligantes ocupando a bolsa hidrofóbica que rege esta seletividade. Quatro ligantes cocristalizados ocuparam a bolsa hidrofóbica e dois não ocuparam a bolsa hidrofóbica. Embora tenham sido observados diferentes níveis de ocupação dependendo das formas dos quatro ligantes, todas as metioninas formaram uma bolsa hidrofóbica.

Como explicação complementar para os resíduos que compreendem a bolsa hidrofóbica profunda no sítio ativo, existe uma diferença entre o Leu de JNK3 e o Ile de JNK1. Ao contrário do relativamente curto Leu, o resíduo Ile de JNK1 impede que os anéis aromáticos médios a grandes entrem na bolsa hidrofóbica.

Como o resíduo de leucina está localizado na bolsa hidrofóbica de JNK2 e também de JNK3, o anel aromático na região hidrofóbica não tem impacto significativo na seletividade em relação a JNK2. De acordo com estes resultados, pode-se perceber que são necessários elementos adicionais para obter seletividade de isoformas para JNK2, e pode-se entender que ainda não existem muitos inibidores que tenham superado esse obstáculo.
Em relação às estruturas dos inibidores seletivos de JNK3 que também são seletivos para JNK2, observou-se que todos eles exibiam ligação adicional na porção exposta ao solvente. Um inibidor seletivo de JNK3, nomeadamente o composto 1 (Figura 9), forma uma ligação H entre a pirrolidina protonada e Asn89, e outro inibidor seletivo de JNK3, nomeadamente o composto 3, também forma uma ligação F entre o flúor substituído na indolina{{11 }}um grupo e Asn152/Gln155. Essas ligações são todas interações adicionais na área de exposição ao solvente. Além disso, o grupo carbonila do tiazol-4-um no composto 3 estava próximo do resíduo Asn152, que foi previsto como uma interação dipolo.

Uma vez alcançada a seletividade das isoformas, ainda existem muitos obstáculos a serem superados. Em primeiro lugar, devido às semelhanças das bolsas de ligação ao ATP que a maioria dos inibidores da proteína quinase têm como alvo, a seletividade geral sobre um quinoma proteico diferente de JNK1/2 deve ser preferencialmente obtida. Em segundo lugar, será necessária uma potência elevada porque a concentração corporal do agente terapêutico deve competir com o ATP, que está presente na gama milimolar nas células. Em terceiro lugar, será necessária a penetração da BBB sem a geração de efeitos secundários importantes, o que é o desafio mais difícil, uma vez que a DA, a doença que estamos a tentar vencer, é uma doença crónica e a terapêutica é necessária para o tratamento a longo prazo. Portanto, em indicações com um período de dosagem tão longo, um amplo perfil de segurança torna-se uma questão muito importante. Embora o desenvolvimento de inibidores de JNK3 como tratamento para doenças neurodegenerativas ainda não tenha sido bem sucedido, está a tornar-se claro que o JNK3 é um alvo terapêutico promissor.

JNK3 está atraindo cada vez mais atenção como alvo terapêutico para a DA. Estas características devem ser consideradas no desenho de novos inibidores de JNK3, o que poderia facilitar o desenvolvimento de inibidores de JNK3 potentes e seletivos como terapêutica para a DA em breve.

Financiamento:

Esta pesquisa foi financiada pela Fundação Nacional de Pesquisa da Coreia com subsídios NRF-2020R1A6A1A03042854 (Centro de Proteinopatia) e NRF-2021R1A2C2007159 (J.-M. Hah).

Declaração do Conselho de Revisão Institucional:

Não aplicável.
Declaração de consentimento informado:

Não aplicável.

Conflitos de interesse:

Os autores não têm conflito de interesses a declarar.

Referências

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