2-Pirazolin Yapısındaki Yeni Bir Bileşiğin Sentezi, Moleküler Modellemesi ve Monoaminoksidaz İnhibitörü Etkisinin Araştırılması

Öz

Amaç: Nöromediatörlerin yıkımından sorumlu olan monoamin oksidaz MAO enziminin izoformlarının MAO-A ve -B birçok hastalık ile yakından ilişkili olduğu; MAO inhibitörlerinin depresyon, Parkinson ve Alzheimer hastalığı gibi hastalıkların tedavisinde kullanıldığı bilinmektedir. Grubumuzca daha etkin, tersinir ve az yan etkili yeni bir MAO inhibitörü SH2U bileşiği sentezlenmiş ve bu bileşiğin insan MAO enzimini hMAO inhibe etme yeteneği incelenmiştir. Ayrıca bu yeni bileşiğin hMAO ile etkileşimi, moleküler modelleme çalışmaları ile detaylı bir şekilde araştırılmıştır. Sentezlenen yeni bileşiğin hMAO’yu kuvvetli bir şekilde yarışmalı ve tersinir olarak inhibe ettiği bulunmuştur. Söz konusu bileşiğin Parkinson ve Alzheimer hastalıklarının tedavisinde ümit verici bir ilaç etken maddesi olabileceği düşünülmektedir. Yöntem: 3’,5’-Dikloro-2’-hidroksi asetofenon ile p-tolualdehit’in metanol içinde KOH varlığında reaksiyona girmesiyle 1- 3,5-dikloro-2-hidroksifenil 3-p-tolil prop-2-en-1-on 3’,5’-Dikloro-2’-hidroksi-4metil şalkon bileşiği sentez edilmiştir. Daha sonra elde edilen bu bileşiğin etanol içerisinde geri çeviren soğutucu altında izonikotinik asit hidrazit ile muamele edilmesiyle [3- 3,5-dikloro-2-hidroksifenil -5-p-tolil-4,5dihidropirazol-1-il] piridin-4-il metanon bileşiği sentez edilmiştir. Yapısı doğrulanan bu bileşiğin hMAO enzimi ile etkileşimi, ticari tayin kiti kullanılarak fluorometrik bir yöntemle incelenmiştir. Ayrıca, söz konusu yeni bileşik ile hMAO arasındaki etkileşimler, moleküler modelleme çalışmaları ile aydınlatılmıştır.Bulgular: Sentezlenen bileşiğin yapısı, IR, Mass, 1H-NMR ve elemental analiz yöntemleri kullanılarak doğrulanmıştır. Yapısı doğrulanan bu bileşiğin etkin, seçici, tersinir, toksik olmayan bir hMAO-B inhibitörü olduğu ve inhibisyonun yarışmalı olduğu görülmüştür. Moleküler yerleştirme programı kullanılarak bileşiğin hMAO-B enziminin aktif bölgesinde hangi amino asit yan zincirleri ile ne tür girişimleri yaptığı belirlenmiştir.Sonuç: Yeni sentezlenen SH2U bileşiği, hMAO-B enzimini kuvvetle, seçici, yarışmalı ve tersinir olarak inhibe etmiştir. Sentezlediğimiz bileşik, bilinen seçici ama tersinmez MAO-B inhibitörü olan selejilin’den daha etkin ve seçici, tersinir olarak hMAO-B enzimini inhibe etmiştir ve Parkinson ile Alzheimer hastalığı tedavisinde kullanılabilecek bir ilaç etken maddesi olarak ümit vadetmektedir

Anahtar Kelimeler

• Monoamin oksidaz (MAO), pirazolin, alzheimer hastalığı, parkinson hastalığı

Investigation of Synthesis, Molecular Modeling and Monoaminoxidase Inhibitor Activity of a New 2-Pyrazoline Compound

Abstract

Objective: Isoforms of monoamine oxidase MAO-A and -B which are responsible for the degradation of neuromediators are involved in many diseases, and MAO inhibitors are used for the treatment of some diseases such as depression, Alzheimer’s and Parkinson’s diseases. Thus, a novel compound, SH2U was synthesized and its ability for the inhibition of human MAO hMAO activity was investigated by our group. In addition, the interaction of SH2U with hMAO isoforms have been investigated in detail using molecular modelling technics. It has been found that SH2U inhibited hMAO-B potently, selectively, competitively and reversibly suggesting that the novel compound may be a promising drug agent for the treatment of Parkinson’s and Alzheimer’s diseases.Methods: 1- 3,5-dichloro-2-hydroxyphenyl -3p-tolylprop-2-ene-1-on 3’,5’-Dichloro-2’-hydroxy4-methyl chalcone was prepared via the reaction of p-tolualdehyde and 3’,5’-Dichloro-2’-hydroxy acetophenone in methanol in the presence of KOH. Then, the obtained chalcone was treated with edilmesiyle [3- 3,5-dikloro-2-hidroksifenil -5-p-tolil-4,5dihidropirazol-1-il] piridin-4-il metanon bileşiği sentez edilmiştir. Yapısı doğrulanan bu bileşiğin hMAO enzimi ile etkileşimi, ticari tayin kiti kullanılarak fluorometrik bir yöntemle incelenmiştir. Ayrıca, söz konusu yeni bileşik ile hMAO arasındaki etkileşimler, moleküler modelleme çalışmaları ile aydınlatılmıştır.Bulgular: Sentezlenen bileşiğin yapısı, IR, Mass, 1H-NMR ve elemental analiz yöntemleri kullanılarak doğrulanmıştır. Yapısı doğrulanan bu bileşiğin etkin, seçici, tersinir, toksik olmayan bir hMAO-B inhibitörü olduğu ve inhibisyonun yarışmalı olduğu görülmüştür. Moleküler yerleştirme programı kullanılarak bileşiğin hMAO-B enziminin aktif bölgesinde hangi amino asit yan zincirleri ile ne tür girişimleri yaptığı belirlenmiştir.Sonuç: Yeni sentezlenen SH2U bileşiği, hMAO-B enzimini kuvvetle, seçici, yarışmalı ve tersinir olarak inhibe etmiştir. Sentezlediğimiz bileşik, bilinen seçici ama tersinmez MAO-B inhibitörü olan selejilin’den daha etkin ve seçici, tersinir olarak hMAO-B enzimini inhibe etmiştir ve Parkinson ile Alzheimer hastalığı tedavisinde kullanılabilecek bir ilaç etken maddesi olarak ümit vadetmektedir

Keywords

• Monoamine oxidase (MAO), pyrazoline, alzheimer’s disease, parkinson’s disease

Kaynakça

1. Boppana K, Dubey PK, Jagarlapudi SARP, Vadivelan S, Rambabu G. Knowledge based identification of MAO-B selective inhibitors using pharmacophore and structure based virtual screening models. Eur J Med Chem, 2009; 44: 3584-90.
2. Finberg JPM. Update on the pharmacology of selective inhibitors of MAO-A and MAO-B: Focus on modulation of CNS monoamine neurotransmitter release. Pharmacol Ther, 2014; 143(2): 133-52.
3. Fioravanti R, Bolasco A, Manna F, Rossi F, Orallo F, Yanez M, et al. Synthesis and molecular modelling studies of prenylated pyrazolines as MAO-B inhibitors. Bioorg Med Chem Lett, 2010; 20: 6479-82.
4. Joubert J, Foka GB, Repsold BP, Oliver DW, Kapp E, Malan SF. Synthesis and evaluation of 7-substituted coumarin derivatives as multimodal monoamine oxidase-B and cholinesterase inhibitors for the treatment of Alzheimer’s disease. Eur J Med Chem, 2017; 125: 853-64.
5. Mertens MD, Hinz S, Muller CE, Gutschow M. Alkynyl- coumarinyl ethers as MAO-B inhibitors. Bioorg Med Chem, 2014; 22: 1916-28.
6. Secci D, Bolasco A, Carradori S, D’Ascenzio M, Nescatelli R, Yáñez M. Recent advances in the development of selective human MAO-B inhibitors: (Hetero)arylidene-(4-substituted-thiazol-2-yl) hydrazines. Eur J Med Chem, 2012; 58: 405-17.
7. Rojas RJ, Edmondson DE, Almos T, Scott R, Massari ME. Reversible and irreversible small molecule inhibitors of monoamine oxidase B (MAO-B) investigated by biophysical techniques. Bioorg Med Chem, 2015; 23: 770-78.
8. Gökhan-Kelekçi N, Yabanoglu S, Küpeli E, Salgın U, Özgen Ö, Ucar G, et al. A new therapeutic approach in Alzheimer disease: Some novel pyrazole derivatives as dual MAO-B inhibitors and antiinflammatory analgesics. Bioorg Med Chem, 2007; 15: 5775-86.

9. Gokhan-Kelekci N, Koyunoğlu S, Yabanoğlu S, Yelekci K, Ozgen Ö, Ucar G, et al. New pyrazoline bearing 4(3H)-quinazolinone inhibitors of monoamine oxidase: Synthesis, biological evaluation, and structural determinants of MAO-A and MAO-B selectivity. Bioorg Med Chem, 2009; 17: 675-89.
10. Li Y, Luo Y, Huang W, Wang J, Lu W. Total synthesis of mallotophilippen C. Tetrahedron Lett, 2006; 47: 4153-55.
11. Sato S, Akiya T, Nishizawa H, Suzuki T. Total synthesis of three naturally occurring 6,8-di-C- glycosylflavonoids: phloretin, naringenin, and apigenin bis-C-b-Dglucosides. Carbohydr Res, 2006; 341: 964-70.
12. Kamara BI, Manong DTL, Brandt, EV. Isolation and synthesis of a dimeric dihydrochalcone from Agapanthus africanus. Phytochemistry, 2005; 66: 1126-32.
13. Ali MA, Shaharyar M, Siddiqui AA. Synthesis, structural activity relationship and anti-tubercular activity of novel pyrazoline.derivatives. Eur J Med Chem, 2007; 42: 268-75.
14. Anderson MC, Hasan F, Mc Crodden JM, Tipton KF. Monoamine oxidase inhibitors and the cheese effect. Neurochem Res, 1993; 18: 1145-49.
15. Yáñez M, Fraiz N, Cano E, Orallo F. Inhibitory effects of cis- and trans-resveratrol on noradrenaline and 5-hydroxytryptamine uptake and on monoamine oxidase activity. Biochem Biophys Res Commun, 2006; 344: 688-95.
16. Chimenti F, Maccioni E, Secci D, Bolasco A, Chimenti P, Granese A, et al. Synthesis, stereochemical identification, and selective inhibitory activity against human monoamine oxidase-B of 2-methylcyclohexylidene-(4-arylthiazol-2-yl) hydrazones. J Med Chem, 2008; 51: 4874-80.
17. Bradford MM. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Anal Biochem, 1976; 72: 248-54.
18. Petzer A, Pienaar A, Petzer JP. The interactions of caffeine with monoamine oxidase. Life Sci, 2013; 93: 283-87.
19. Jayaprakash V, Yabanoglu S, Sinha BN, Ucar G. Pyrazoline-based mycobactin analogues as dual inhibitors of MAO/cholinesterase. Turk J Biochem, 2010; 35 (2): 91-98.
20. Mostert S, Petzer A, Petzer JP. Inhibition of monoamine oxidase by benzoxathiolone analogues, Bioorg Med Chem Lett, 2016; 26: 1200-4.
21. Mathew A, Haridas A, Ucar G, Baysal I, Adebayo AA, Soliman MES, Joy M, Mathew GE, Lakshmanan B, Jayaprakash V. Exploration of chlorinated thienyl chalcones: A new class of monoamine oxidase-B inhibitors. Int J Biol Macromol, 2016; 91: 680-95.
22. Schoonen WG, de Roos JA, Westerink WM, Débiton E. Cytotoxic effects of 110 reference compounds on HepG2 cells and for 60 compounds on HeLa, ECC- 1 and CHO cells. II mechanistic assays on NAD(P) H, ATP and DNA contents, Toxicol In Vitro, 2005; 19(4):491-503.
23. Miret S, Groene EM, Klaffke W. Comparison of in vitro assays of cellular toxicity in the human hepatic cell line HepG2, J Biomol Screening, 2006; 11(2): 184-93.
24. Wu, CF, Bertorelli R, Sacconi M, Pepeu G, Consolo, S. Decrease of brain acetylcholine release in aging freely-moving rats detected by microdialysis. Neurobiol Aging, 1988; 9(0): 357-61.
25. Evranos-Aksoz B, Yabanoğlu-Çiftçi S, Ucar G, Yelekci K, Ertan R. Synthesis of some novel hydrazone and 2-pyrazoline derivatives: Monoamine oxidase inhibitory activities and docking studies. Bioorg Med Chem Lett, 2014; 24: 3278-84.
26. Evranos-Aksöz B, Baysal I, Yabanoğlu-Çiftçi S, Djikic T, Yelekçi K, Uçar G, et al. Synthesis and screening of human Monoamine oxidase-A. Inhibitor effect of new 2-pyrazoline and hydrazone derivatives. Arch Pharm Chem Life Sci, 2015; 348: 1-14.
27. Chen R, Xiao J, Ni Y, Xu HF, Zheng M, Tong X, Zhang TT, Liao C, Tang WJ. Novel tricyclic pyrazolo[1,5-d] [1,4]benzoxazepin-5(6H)-one: Design, synthesis, model and use as hMAO-B inhibitors. Bioorg Med Chem, 2016; 24: 1741-48.
28. Fioravanti R, Bolasco A, Manna F, Rossi F, Orallo F, Yanez M, Vitali A, Ortuso F, Alcaro S. Synthesis and molecular modelling studies of prenylated pyrazolines as MAO-B inhibitors. Bioorg Med Chem Lett, 2010; 20: 6479-82.