Sintesi di derivati a struttura 1-stiril-4-ammino-pirazolo[3,4-d]pirimidinica quali inibitori della serina-treonina chinasi SGK1

Abstract

Le proteina chinasi (PK) catalizzano reazioni di fosforilazione mediante il trasferimento di un fosfato dell’ATP su gruppi ossidrilici dei substrati. Visto che le mutazioni delle PK ricoprono un ruolo fondamentale nell’insorgenza di molte patologie, comprese le neoplasie, questa famiglia di enzimi è diventata uno tra i più importanti target farmaceutici. Le PK sono suddivise in due classi principali: le tirosina chinasi e le serina/treonina chinasi e a quest’ultima appartengono le SGK (serum- and glucocorticoid-regulated kinase). L’isoforma SGK1 è stata associata alla sindrome metabolica ma più recentemente è stato dimostrato il suo coinvolgimento in tumori. Il gruppo di ricerca nel quale ho svolto il lavoro di tesi sperimentale ha sintetizzato una libreria di pirazolo[3,4-d]pirimidine, che attraverso l’inibizione delle PK esercita un’attività antitumorale in studi preclinici. Il composto SI113, identificato attraverso uno screening in silico sulla libreria in house, è risultato attivo nell’inibizione di SGK1 con un valore di IC50 di 600 nM e selettivo verso SGK1 rispetto alla chinasi analoga AKT. I saggi in vivo e in vitro condotti su SI113 hanno evidenziato il suo potenziale antitumorale e quindi si è deciso di intraprendere un processo di ottimizzazione hit-to-lead. Si è mantenuto il gruppo fenilvinilico in posizione N1 della pirazolo-pirimidina andando a valutare gli effetti di nuovi sostituenti nelle posizioni C4 e C6 o inserendo alogeni sul fenile in catena in N1. Le catene polari come etanolamminica e dietanolamminica sono state inserite in C6 con l’obiettivo di aumentare la solubilità. Sono stati sintetizzati cinque analoghi di SI113: tre sono stati testati sull’enzima SGK1 riportando un’attività molto promettente e un composto è risultato attivo su linee cellulati di cancro ovarico. Nonostante la mancanza di alcuni dati per poter valutare completamente l’attività di questa libreria di composti questo studio ha portato ad un passo avanti nella ricerca.

Protein kinases (PKs) catalyze phosphorylation reactions by removing the terminal phosphate group of ATP and attaching it to a free hydroxyl group on protein targets. Since overexpression, dysregulation and mutations of PKs play essential roles in the pathogenesis of many diseases, including cancer, this family of enzymes has become one of the most important drug targets. PKs are divided into two main classes: tyrosine kinases and serine/threonine kinases; SGKs (serum- and glucocorticoid-regulated kinases) belong to the second class. The SGK1 isoform has mostly been associated with the metabolic syndrome but recently also its involvement in tumors has been demonstrated. The research group where I performed my experimental thesis has synthesized a wide library of pyrazolo[3,4-d]pyrimidines. These compounds inhibit PKs and demonstrate antitumoral activity in preclinical studies. Compound SI113, identified through an in silico screening performed on the in house library, resulted to inhibit SGK1 with an IC50 value of 600 nM and to be selective on SGK1 with respect to the analogue kinase AKT. In vivo and in vitro assays performed on SI113 highlighted its strong anticancer activity, for this reason a hit-to-lead optimization study has been undertaken. The topic of my thesis is the synthesis of five SI113 analogues. The phenylvinyl group on N1 position has been maintained and the effects of new substituents in C4 and C6 positions have been explored. Furthermore, the aromatic ring on N1 chain has been decorated in para position with different halogens. Polar chains as ethanolamine and diethanolamine have been added in C6 in order to enhance compounds’ water solubility. Three derivatives have been already tested on the SGK1 enzyme demonstrating a very promising activity, moreover one compound resulted active on ovarian cancer cell lines. Despite the lack of some data to rigorously evaluate this library of compounds, this study represents a step forward in the research