stringtranslate.com

Кифунензин

Кифунензин — алкалоид , первоначально выделенный из Kitasatosporia kifunense , актинобактерии (ранее называвшейся актиномицетом ). Это нейтральное, стабильное соединение. [ необходима цитата ]

Кифунензин является мощным ингибитором фермента маннозидазы I и в основном используется в клеточной культуре для получения высокоманнозных гликопротеинов. Внутри клетки он предотвращает удаление маннозидазой I эндоплазматического ретикулума (ERM1) остатков маннозы из предшественников гликопротеинов. Кифунензин не проявляет ингибирующего действия против маннозидазы II или альфа-маннозидазы эндоплазматического ретикулума и слабо ингибирует арилманнозидазу.

При включении в среду для культивирования клеток кифунензин не оказывал существенного влияния на рост клеток или выход продукции гликопротеина .

Кифунензин продемонстрировал потенциал для лечения саркогликанопатий и лизосомных болезней накопления .

История

Кифунензин был впервые выделен Ивами и др. в 1987 году [1] и описан как новый тип иммуноактивного вещества. Первоначально он был получен путем культивирования актинобактерии Kitasatosporia kifunense в подходящей среде при температуре 25–33 °C в течение нескольких дней с последующей экстракцией алкалоида.

Структура кифунензина была опубликована в 1989 году Каякири и др. [2]

Ингибирование ферментов

Кифунензин является мощным ингибитором фермента маннозидазы I. [3] [4] Он в 50–100 раз более эффективен, чем дезоксиманножиримицин — алкалоид со схожей структурой. Кифунензин ингибирует α-1,2-маннозидазу I эндоплазматического ретикулума человека и маннозидазы IA, IB и IC аппарата Гольджи I класса со значениями Ki 130 и 23 нМ соответственно.

Будучи нейтральной молекулой (сравните с другими ингибиторами маннозидазы, такими как дезоксиманноджиримицин), он может проникать внутрь клеток. Попав внутрь клетки, кифунензин блокирует маннозидазу I эндоплазматического ретикулума (ЭР) (ERM1). Это блокирует процессинг гликопротеинов в ЭР, оставляя их с гликоформами, в основном с девятью остатками маннозы, прикрепленными к двум остаткам N-ацетилглюкозамина (Man9GlcNAc2).

Добавление 5–20 мкМ кифунензина в среду культивирования клеток млекопитающих достаточно для достижения полного ингибирования маннозидазы I.

Кифунензин не ингибирует маннозидазу II или альфа-маннозидазу эндоплазматического ретикулума. Он слабо ингибирует арилманнозидазу.

Синтез

Каякири и др. опубликовали синтез кифуненсина из D-глюкозы в 1990 году [5] и синтез 8-эпи-кифунензина в 1991 году. [6] Синтез кифуненсина и некоторых аналогов из L-аскорбиновой кислоты был опубликован Херингом и др. в 2005 году. [7] Кифунензин в настоящее время производится компанией GlycoSyn [8] в коммерческом процессе из N-ацетилманнозамина в восемь стадий с помощью запатентованного процесса. [9]

Использует

Производство высокоманнозных гликопротеинов в культуре клеток

Ингибирующее действие кифунензина привело к его использованию в приготовлении высокоманнозных гликопротеинов путем культивирования трансформированных клеток млекопитающих. Легче модифицировать гликозилирование гликопротеина, используя ингредиент культуральной среды с существующей трансформированной клеточной линией, чем путем создания новой клеточной линии, особенно если скринируется много клеточных линий или лидов.

Терапевтическое применение

В настоящее время изучаются возможности использования кифунензина в качестве терапевтического средства при ряде состояний, при которых полезна его способность ингибировать маннозидазу I.

Саркогликанопатии

Саркогликанопатии — это аутосомно-рецессивные мышечные заболевания группы конечностно-поясной мышечной дистрофии (LMGD). Были идентифицированы четыре формы, LGMD 2C, 2D, 2E и 2F, которые являются результатом дефектов в генах γ-, α-, β- и δ-саркогликанов. В Европейском Союзе насчитывается менее 1500 пациентов с саркогликанопатией .

В клеточных анализах и в модели на животных было обнаружено, что кифунензин особенно подходит для лечения LGMD 2D (замена R77C) [10] [11] , которая была диагностирована у пациентов в Европе , Африке , Японии и Бразилии .

В октябре 2011 года Европейское агентство по лекарственным средствам присвоило кифунензину статус орфанного препарата для лечения γ-, α-, β- и δ-саркогликанопатии .

Патент на лечение саркогликанопатий принадлежит компании Genethon. [12] Пункт 11 относится к использованию кифунензина в качестве ингибитора пути деградации, ассоциированного с эндоплазматическим ретикулумом (ERAD), в частности маннозидазы I. Разработка кифунензина была приостановлена ​​из-за побочных эффектов, которые требуют дальнейшего анализа. [13]

Лизосомальные болезни накопления

При лизосомных болезнях накопления – болезни Гоше и болезни Тея-Сакса – деградация, связанная с эндоплазматическим ретикулумом (ERAD), препятствует естественному сворачиванию мутировавших лизосомальных ферментов в фибробластах пациента .

Кифунензин, вводимый в очень низкой концентрации (50 нМ), ингибирует маннозидазу I эндоплазматического ретикулума и препятствует раннему распознаванию субстрата, длительному удержанию ER и сворачиванию субстрата. Он не вызывал накопления непоправимо неправильно свернувшихся белков или индукции апоптоза в клетках. [14] Кроме того, сочетание ингибирования ERAD с использованием кифунензина с модуляцией протеостаза (MG-132 = Z-Leu-Leu-Leu-al) для повышения способности клеточного сворачивания привело к синергетическому спасению мутировавших ферментов.

В патенте, принадлежащем Университету Уильяма Марша Райса [15], содержатся следующие утверждения:

Ссылки

  1. ^ Ивами, М; Накаяма, О; Терано, Х; Косака, М; Аоки, Х; Иманака, Х (1987). «Новый иммуномодулятор FR-900494: таксономия, ферментация, выделение, физико-химические и биологические характеристики». Журнал антибиотиков . 40 (5): 612–22. дои : 10.7164/антибиотики.40.612 . ПМИД  3610820.
  2. ^ Каякири, Хироши; Такасэ, Сигэхиро; Сибата, Тошихиро; Окамото, Масанори; Терано, Хироши; Хашимото, Масаси; Тада, Тосидзи; Кода, Сигетака (1989). «Структура кифунензина, нового иммуномодулятора, выделенного из актиномицета». Журнал органической химии . 54 (17): 4015–6. дои : 10.1021/jo00278a003.
  3. ^ Elbein, AD; Tropea, JE; Mitchell, M; Kaushal, GP (1990). «Кифунензин, мощный ингибитор маннозидазы I, обрабатывающей гликопротеин». Журнал биологической химии . 265 (26): 15599–605. doi : 10.1016/S0021-9258(18)55439-9 . PMID  2144287.
  4. ^ Элбейн, Алан Д.; Кербахер, Джеймс К.; Шварц, Колин Дж.; Спраг, Юджин А. (1991). «Кифунензин ингибирует обработку гликопротеина и функцию модифицированного рецептора ЛПНП в эндотелиальных клетках». Архивы биохимии и биофизики . 288 (1): 177–84. doi :10.1016/0003-9861(91)90181-H. PMID  1898016.
  5. ^ Каякири, Хироси; Касахара, Чиёси; Оку, Теруо; Хашимото, Масаси (1990). «Синтез кифунензина, иммуномодулирующего вещества, выделенного из микробного источника». Tetrahedron Letters . 31 (2): 225–6. doi :10.1016/S0040-4039(00)94377-6.
  6. ^ Каякири, Хироши; Оку, Теруо; Хасимото, Масаси (1991). «Синтез 8-эпи-кифунензина». Химический и фармацевтический вестник . 39 (6): 1397–401. дои : 10.1248/cpb.39.1397 .
  7. ^ Hering, Kirk W.; Karaveg, Khanita; Moremen, Kelley W.; Pearson, William H. (2005). «Практический синтез аналогов кифунензина как ингибиторов α-маннозидазы I эндоплазматического ретикулума». Журнал органической химии . 70 (24): 9892–904. doi :10.1021/jo0516382. PMID  16292820.
  8. ^ GlycoSyn. «Кифунензин класса реагентов и cGMP».
  9. ^ Патент США 7129355, Benjes, Paul Andrew; Clinch, Keith; Dickison, John Adrian; et al , «Процесс приготовления промежуточного продукта кифуненсина и кифуненсина из него», опубликован 31 октября 2006 г., передан Industrial Research Limited 
  10. ^ Бартоли, М.; Жикель, Э.; Барро, Л.; Сохейли, Т.; Малиссен, М.; Малиссен, Б.; Винсент-Лаказ, Н.; Перес, Н.; Удд, Б. (2008). «Ингибирование маннозидазы I спасает рекуррентную мутацию человеческого саркогликана R77C». Молекулярная генетика человека . 17 (9): 1214–21. дои : 10.1093/hmg/ddn029 . ПМИД  18252745.
  11. ^ Soheili, Tayebeh; Gicquel, Evelyne; Poupiot, Jérôme; n'Guyen, Luu; Le Roy, Florence; Bartoli, Marc; Richard, Isabelle (2012). «Спасение мутаций саркогликана путем ингибирования контроля качества эндоплазматического ретикулума связано с минимальными структурными модификациями». Human Mutation . 33 (2): 429–39. doi :10.1002/humu.21659. PMID  22095924. S2CID  19484729.
  12. ^ «Препараты для лечения саркогликанопатий».
  13. ↑ Ф. Рева, генеральный директор Genethon, 26 июня 2014 г.
  14. ^ Ван, Ф.; Сонг, В.; Бранкати, Г.; Сегатори, Л. (2011). «Ингибирование деградации, связанной с эндоплазматическим ретикулумом, спасает нативную укладку при заболеваниях, связанных с неправильной укладкой белков и потерей функции». Журнал биологической химии . 286 (50): 43454–64. doi : 10.1074/jbc.M111.274332 . PMC 3234808. PMID  22006919 . 
  15. ^ Патент WO 2012094600, Segatori, Laura & Wang, Fan, «Методы лечения лизосомных болезней накопления с использованием блокаторов L-типа Ca 2+ каналов с 1,4-дигидропиридиновой структурой и ингибиторов ER-ассоциированной деградации», опубликован 12 июля 2012 г., передан Университету Уильяма Марша Райса