Jonathan Rojas Rodríguez A44654 Tatiana Sáenz Ramírez A44781 4-Benzyl-1H-imidazoles with Oxazoline Termini as Histamine H3 Receptor Agonists Wijtmans, M.; et al. Journal of American Chemical Society 2008, 51, 2944–2953 Jonathan Rojas Rodríguez A44654 Tatiana Sáenz Ramírez A44781

Históricamente: Conocidos modelos para el enlace con los receptores H3 involucran una interacción ácido/base entre un grupo básico protonado y un residuo de aspartato en los receptores acoplados a proteínas GPRCs para la neurotransmisión de aminas. Algunos ejemplos de agonistas que actúan sobre receptores H3 y poseen este grupo básico son:

Interacción molecular Los ligandos del receptor H3 se colocan entre la Región Transmembrana 2 (TM2), TM3, TM6 y TM7. Todos los ligandos interaccionan con el residuo de Aspartato 114 en TM3, y los agonistas tambien con el Asp 80 en TM2. Tomado de Neuropharmacology 2003, 44, 773–786.

Interacción molecular El agonista de histamina RAMH ((R)-a-methylhistamine) forma enlaces en la parte amina protonada con el residuo Asp 114 (TM3), y la parte imidazol con el Asp 80 (TM2). Tomado de Neuropharmacology 2003, 44, 773–786

Hipótesis Compuestos con una cadena sustituyente menos básica como la immethridine o sin el grupo básico como el caso de proxifan, o aún en casos en donde solo hay presencia de cadenas alifáticas como por ejemplo en los compuestos GT-2331 y VUF5523 pueden funcionar como agonistas H3.

Objetivos Revelar según la investigación (química combinatoria y no combinatoria) hallazgos en el desarrollo de nuevos agonistas H3. Analizar como afecta el grupo funcional en los receptores H3 y mediante esto proveer datos moleculares importantes de cómo agonistas carentes de un grupo básico en la cadena lateral, pueden activar el receptor H3.

Se usó HTS en un ensayo de desplazamiento de [3H]-N-metilhistamina Se usó HTS en un ensayo de desplazamiento de [3H]-N-metilhistamina. Dos de los hits obtenidos fueron los siguientes: Se realizaron dos diferentes acercamientos para explorar la actividad agonista de los grupos 4-benzyl-1H-imidazol y oxazolina sobre el receptor.

(Química NO Combinatoria) PRIMER ACERCAMIENTO (Química NO Combinatoria) Reemplazo del grupo oxazolina por grupos estructuralmente distintos para explorar la capacidad del 4-benzyl-1H-imidazol de activar el receptor. Se sustituyó el anillo oxazolínico por otros grupos funcionales para entender cuáles variaciones son toleradas para ejercer la actividad agonista.

La afinidad del receptor (pKi) se midió mediante el desplazamiento de 4-benzyl-1H-imidazol marcado radioactivamente en la membrana de células de ovario de hamster chino que expresan el receptor H3R. Compuestos con pKi mayores de 6.5 fueron usados para evaluar su actividad funcional.

Los efectos de los sustituyentes meta fueron los siguientes Journal of American Chemical Society 2008, 51, 2944–2953

La lipofilicidad que imparte la cadena arilo fue favorable a la hora de determinar afinidad con el receptor. Esto nos da una idea de que este grupo puede estar interaccionando con un bolsillo lipofílico. Journal of American Chemical Society 2008, 51, 2944–2953

El isosterismo en la posición 2 y 4 en el anillo entre C y N indica que la presencia de un N no juega un papel importante en la afinidad con el receptor sino que un grupo polar más expuesto puede ser desfavorable. Journal of American Chemical Society 2008, 51, 2944–2953

Estos hallazgos indican que al sustituir el grupo arilo con una cadena lipofílica de tamaño moderado induce un reconocimiento eficiente de los bolsillos del receptor y por lo tanto se alcanzan altas afinidades. Journal of American Chemical Society 2008, 51, 2944–2953

Además de sustituir los diferentes compuestos en posición meta se seleccionaron los de mayor afinidad con el receptor y se sustituyeron en posición para. Sin embargo se logró mostrar una mejor afinidad para los compuestos sustituidos en posición meta pues aquellos sustituidos en posición para no mostraron mejoría ante el compuesto no sustituido.

(Química Combinatoria) SEGUNDO ACERCAMIENTO (Química Combinatoria) Sustitución del anillo oxazolínico con sustituyentes adicionales o sustitución por oxacinas.

Se usó química combinatoria para: Optimizar la subestructura oxazolínica. Explorar los efectos generales de sustituir los carbonos del anillo de oxazolina en su estructura de anillo de 5 carbonos y en la de 6 carbonos (oxazinas). Se seleccionaron 42 amino alcoholes con ayuda de un modelo farmacóforo. Un total de 6 compuestos presentaron una alta afinidad por el receptor hH3R mientras que el resto presentaron valores bajos de pKi.

La sustitución dimetílica en el C1 es la que más beneficia la afinidad del compuesto.

Se demostró que: De todo esto se puede apreciar que la presencia de un sustituyente oxazolina en posición meta a la vez sustituido en una posición cercana al nitrógeno es beneficioso para una alta afinidad.

Actividades funcionales en hH3R y gpH3R Se monitoreó la actividad funcional de los compuestos asociados a proteínas Gi en el receptor H3R. Este rastreo reveló que, sin alguna excepción, todos los compuestos fueron agonistas del receptor hH3R. La misma conclusión se derivó del acercamiento B aunque se usó un tipo diferente de método de rastreo (ensayo GTPS).

pEC50= -log (concentración que alcanza el 50% de la respuesta máxima) Diferentes compuestos derivados de los acercamientos 1 y 2 fueron seleccionados para investigación de sus propiedades funcionales sobre el receptor. Todos los compuestos mostraron valores de pEC50 que correspondieron aceptablemente con sus valores de pKi. La actividad funcional más alta fue la obtenida por los compuestos 10, 18 y 26. Journal of American Chemical Society 2008, 51, 2944–2953 pEC50= -log (concentración que alcanza el 50% de la respuesta máxima)

Mediante diseño de drogas asistido computacionalmente se explicó la fijación y las propiedades de los compuestos, los cuales son relativamente rígidos y poco básicos a excepción del grupo imidazol. La observación clave es que el agregar una cadena lateral hidrofóbica es tolerada y en algunos casos aumenta la afinidad hacia el receptor hH3R y esto demuestra que el bolsillo en el cual interactúa el compuestos es lipofílico. Algunos estudios de modelaje molecular revelan dos tipos distintos de bolsillos lipofílicos para fijación con antagonistas.

Sybil16.8 = obtener la geometría de los ligandos H3R. CONFEX = determinar los espacios conformacionales. DISCOtec y FlexS = para encontrar características farmacóforas en común con los diferentes resultados. Además se probaron los compuestos de la figura para asegurar máxima cobertura de las características farmacóforas.

Comparando las características de los diferentes compuestos se obtiene que uno de los bolsillos está disponible para ligar agonistas. Este acople entre el bolsillo y el grupo lipofílico sitúa al anillo imidazol en superposición con la amina primaria de la histamina. Los antagonistas y los agonistas comparten ciertas características como el sistema aromático de deslocalización de electrones , el grupo polar y el lipofílico encontrado en varios antagonistas.

CONCLUSIONES Se exploró sistemáticamente el uso de un núcleo 4-benzyl-1H-imidazol y una cadena lateral de oxazolina buscando agonistas hH3R. Se usó síntesis orgánica clásica y química combinatoria para obtener alrededor de 55 compuestos. Se prefiere sustitución meta del grupo benzyl a la para.

CONCLUSIONES Todos los compuestos presentaron actividad agonista. Se usó la técnica de modelaje molecular por medio de la cual se conoció que el grupo lipofílico periférico de los agonistas ocupan el bolsillo hidrófobo del receptor para el cual era previamente conocida su actividad ante antagonistas.

CONCLUSIONES La potencia clínica de los compuestos está comprometida por la afinidad hacia los receptores H3 y H4.