[go: up one dir, main page]

RU2602306C2 - Agent, activating transcription factor hif - Google Patents

Agent, activating transcription factor hif Download PDF

Info

Publication number
RU2602306C2
RU2602306C2 RU2015112863/15A RU2015112863A RU2602306C2 RU 2602306 C2 RU2602306 C2 RU 2602306C2 RU 2015112863/15 A RU2015112863/15 A RU 2015112863/15A RU 2015112863 A RU2015112863 A RU 2015112863A RU 2602306 C2 RU2602306 C2 RU 2602306C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
hif
transcription factor
activity
factor
hypoxia
Prior art date
Application number
RU2015112863/15A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2015112863A (en
Inventor
Сергей Борисович Середенин
Юлия Венеровна Вахитова
Рита Ушеровна Островская
Татьяна Александровна Гудашева
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научно-исследовательский институт фармакологии имени В.В. Закусова"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научно-исследовательский институт фармакологии имени В.В. Закусова" filed Critical Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научно-исследовательский институт фармакологии имени В.В. Закусова"
Priority to RU2015112863/15A priority Critical patent/RU2602306C2/en
Publication of RU2015112863A publication Critical patent/RU2015112863A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2602306C2 publication Critical patent/RU2602306C2/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K38/00Medicinal preparations containing peptides
    • A61K38/04Peptides having up to 20 amino acids in a fully defined sequence; Derivatives thereof
    • A61K38/05Dipeptides

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Gastroenterology & Hepatology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
  • Peptides Or Proteins (AREA)
  • Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)

Abstract

FIELD: pharmaceutics.
SUBSTANCE: group of inventions relates to pharmaceutics and medicine and concerns using ethyl ether of N-phenyl acetyl-L-prolylglycine for activating transcription factor HIF (hypoxia induced factor), as well as method of HIF activating using said factor and method of treating diseases, associated with HIF transcription factor deficiency.
EFFECT: group of inventions provides higher body resistance to oxygen supply deficit, which is effective for treatment of hypoxic states of various genesis.
3 cl, 1 tbl, 2 ex, 2 dwg

Description

Область изобретенияField of Invention

Изобретение относится к медицине, в частности к фармакологии, и касается применения нового активатора HIF-1α.The invention relates to medicine, in particular to pharmacology, and for the use of the new activator HIF-1α.

Уровень техникиState of the art

В связи с тем, что гипоксия является важнейшим патогенетическим фактором широкого спектра патологических состояний, поиск средств, повышающих резистентность организма к дефициту снабжения кислородом, является задачей высокой степени актуальности. Высокая чувствительность мозга к гипоксии проявляется в том, что хотя масса мозга составляет лишь 2% от массы всего организма, мозг потребляет 20% количества кислорода, поглощаемого организмом. Системой, играющей основную роль в реализации гомеостатического ответа мозговой ткани на гипоксическое воздействие, является транскрипционный фактор, индуцируемый гипоксией (Hypoxia Induced Factor, HIF-1α). HIF-1 является гетеродимером, состоящим из двух субъединиц - кислород-чувствительной субъединицы HIF-1α и конститутивно-экспрессирующейся HIF-1β. Гипоксия способствует возрастанию уровня HIF-1α, его димеризации с HIF-1β, мобилизации ко-активаторов (p300/CBP) и связыванию этого комплекса с последовательностью HRE (hypoxia-response element) в регуляторных областях генов-мишеней. В нормоксических условиях гидроксилирование остатков пролина белка HIF-1α пролилгидроксилазами (PHD, prolyl hydroxylase-domain protein; ЕС 1.1411.29) является необходимым условием для связывания компонентом убиквитин протеин лигазы E3 - белком фон Хиппеля-Линдау (VHL). Присутствие кислорода вызывает также гидроксилирование аспарагинового остатка C-терминального домена трансактивации (C-TAD) HIF-1α ферментом аспарагин-гидроксилазой (FIH1, factor inhibiting HIF-1), что блокирует его взаимодействие с ко-активатором транскрипции p300/CBP.Due to the fact that hypoxia is the most important pathogenetic factor in a wide range of pathological conditions, the search for means that increase the body's resistance to oxygen supply deficiency is a task of a high degree of relevance. The high sensitivity of the brain to hypoxia is manifested in the fact that although the brain mass is only 2% of the mass of the whole organism, the brain consumes 20% of the amount of oxygen absorbed by the body. The system that plays a major role in realizing the homeostatic response of brain tissue to hypoxic effects is the hypoxia-induced transcription factor (Hypoxia Induced Factor, HIF-1α). HIF-1 is a heterodimer consisting of two subunits - the oxygen-sensitive subunit of HIF-1α and constitutively expressed HIF-1β. Hypoxia promotes an increase in the level of HIF-1α, its dimerization with HIF-1β, mobilization of co-activators (p300 / CBP) and the binding of this complex to the HRE sequence (hypoxia-response element) in the regulatory regions of target genes. Under normoxic conditions, the hydroxylation of proline residues of the HIF-1α protein by prolyl hydroxylases (PHD, prolyl hydroxylase-domain protein; EC 1.1411.29) is a prerequisite for binding of the ubiquitin protein ligase E3 component - von Hippel-Lindau protein (VHL). The presence of oxygen also causes hydroxylation of the asparagine residue of the C-terminal transactivation domain (C-TAD) of HIF-1α by the asparagine hydroxylase enzyme (FIH1, factor inhibiting HIF-1), which blocks its interaction with the p300 / CBP transcription co-activator.

Если при нормальном снабжении тканей кислородом ферменты PHD и FIH инактивируют HIF-1α, в условиях гипоксии активность PHD и FIH снижается, что приводит к уменьшению деградации HIF-1α, его накоплению, и, как следствие - запуску зависимых от HIF-1α генов [Semenza G. // Cell. 2012. V. 148. №3. P. 399-408]. Показано [Zheng K, Fridkin M., Youdim М. // Persp. Med. Chem. 2015. V. 7. P. 1-8], что HIF-1α активирует в общей сложности до 100 генов, в том числе гены, вовлеченные в процессы ангиогенеза за счет активации фактора роста эндотелия сосудов, усиления синтеза эритропоэтина, активации систем транспорта глюкозы через мембраны, цитопротекции нейротрофическими факторами, нормализации клеточного цикла и метаболизма на уровне митохондрий, включая активацию антиоксидантных ферментов - супероксиддисмутазы и каталазы. Таким образом, регулируя экспрессию генов, вовлеченных в энергетический обмен, ангиогенез, эритропоэз, клеточную пролиферацию, HIF определяет реализацию адаптивного ответа на гипоксическое воздействие.If, under normal oxygen supply to tissues, the PHD and FIH enzymes inactivate HIF-1α, under conditions of hypoxia, the activity of PHD and FIH decreases, which leads to a decrease in the degradation of HIF-1α, its accumulation, and, as a consequence, the launch of HIF-1α-dependent genes [Semenza G. // Cell. 2012. V. 148. No. 3. P. 399-408]. Shown [Zheng K, Fridkin M., Youdim M. // Persp. Med. Chem. 2015. V. 7. P. 1-8] that HIF-1α activates a total of up to 100 genes, including genes involved in angiogenesis due to activation of vascular endothelial growth factor, increased synthesis of erythropoietin, activation of glucose transport systems through membranes, cytoprotection by neurotrophic factors, normalization of the cell cycle and metabolism at the level of mitochondria, including activation of antioxidant enzymes - superoxide dismutase and catalase. Thus, by regulating the expression of genes involved in energy metabolism, angiogenesis, erythropoiesis, cell proliferation, HIF determines the implementation of an adaptive response to hypoxic effects.

Наряду с этим HIF-1 влияет на состояние многих нейротрансмиттерных систем - он активирует белок, контролирующий ГАМК рецепторы (GABARBP) [Park S.H., Kim B.R., Lee J.H. et al // Cell Signal. 2014. V. 26. №7. P. 1506-7573], повышает активность тирозингидроксилазы [Schnell P.O., Ignacak M.L., Bauer A.L., et al., // J. Neurochem. 2003 V. 85. №2. P. 483-491]. Описаны тесные взаимоотношения HIF-1α с холинорецепторами [Hirota K., Fukuda R., Takabuchi S. Et al. // J. Biol. Chemistry. 2004. V. 279. №40. P. 41521-41528].Along with this, HIF-1 affects the state of many neurotransmitter systems - it activates a protein that controls GABA receptors (GABARBP) [Park S.H., Kim B.R., Lee J.H. et al // Cell Signal. 2014. V. 26. No. 7. P. 1506-7573], increases the activity of tyrosine hydroxylase [Schnell P. O., Ignacak M.L., Bauer A.L., et al., // J. Neurochem. 2003 V. 85. No. 2. P. 483-491]. Close relationships of HIF-1α with cholinergic receptors have been described [Hirota K., Fukuda R., Takabuchi S. Et al. // J. Biol. Chemistry. 2004. V. 279. No. 40. P. 41521-41528].

Известно, что острый дефицит доставки кислорода и макроэргов при ишемическом инсульте ведет к включению эндогенных протективных механизмов, ключевым из которых является система HIF (Shi, 2009; Xin et al, 2011). У мышей, нокаутных по HIF-1α, перевязка средней мозговой артерии сопровождалась повышением смертности и развитием большего по объему очага поражения, чем у нормальных животных (Baranova et al., 2007).It is known that acute deficiency of oxygen and macroerg delivery during ischemic stroke leads to the inclusion of endogenous protective mechanisms, the key of which is the HIF system (Shi, 2009; Xin et al, 2011). In mice knocked out for HIF-1α, ligation of the middle cerebral artery was accompanied by an increase in mortality and the development of a larger lesion than in normal animals (Baranova et al., 2007).

Хроническая гипоксия играет важную роль в прогрессировании нейродегенеративных заболеваний. Так, уже на ранних фазах болезни Альцгеймера имеет место снижение содержания HIF с сопутствующим замедлением утилизации глюкозы в мозговой ткани (Zhang Z., Yan J., Chang Y., ShiDu Yan S., Shi H. // Curr. Med. Chem. 2011. V. 18. №28. P. 4335-4343). Снижение активности системы HIF с сопутствующим угнетением тирозингидроксилазы и дегенерацией допаминергических нейронов выявлено у пациентов, страдающих болезнью Паркинсона (Borghammer P., Cumming P., Ostergaard K. et al. J. Neurol. Sc. 2012, 313, (1-2), 123-128).Chronic hypoxia plays an important role in the progression of neurodegenerative diseases. So, already in the early phases of Alzheimer's disease, there is a decrease in HIF with a concomitant slowdown in the utilization of glucose in the brain tissue (Zhang Z., Yan J., Chang Y., ShiDu Yan S., Shi H. // Curr. Med. Chem. 2011. V. 18. No. 28. P. 4335-4343). A decrease in the activity of the HIF system with concomitant inhibition of tyrosine hydroxylase and the degeneration of dopaminergic neurons was detected in patients with Parkinson's disease (Borghammer P., Cumming P., Ostergaard K. et al. J. Neurol. Sc. 2012, 313, (1-2), 123-128).

Имеются данные о роли дефицита HIF в бета-клетках поджелудочной железы в патогенезе диабета. Так, сообщается о способности инсулина нарушать образование HIF-1α и о роли дефицита этого фактора в развитии как диабета 1-го типа (абсолютный дефицит инсулина), так и диабета 2-го типа (относительный дефицит инсулина), а также их осложнений [Cheng K., Но K, Stokes R. et al, // J. Clin. Invest. 2010. V. 120. №6. P. 2171-2183]. Нарушение функции систем транспорта глюкозы GLUT1 и GLUT3 через клеточные барьеры, имеющее место при дефиците HIF-1α, способствует развитию инсулиновой резистентности как при болезни Альцгеймера, так и при диабете [Liu Y., Liu F. , Iqbal K., et al, // FEBS Lett. 2008. V. 582. P. 359-364]. Доказано участие HIF-1α в экспрессии инкретинов - важнейших факторов цитопротекции бета-клеток поджелудочной железы [Van de Velde S., Hogan M.F., Montminy M. // PNAS. 2011. V. 108. №41. P. 16876-16882].There is evidence of a role for HIF deficiency in pancreatic beta cells in the pathogenesis of diabetes. Thus, it is reported about the ability of insulin to disrupt the formation of HIF-1α and the role of deficiency of this factor in the development of both type 1 diabetes (absolute insulin deficiency) and type 2 diabetes (relative insulin deficiency), as well as their complications [Cheng K., But K, Stokes R. et al, // J. Clin. Invest. 2010. V. 120. No. 6. P. 2171-2183]. Dysfunction of glucose transport systems GLUT1 and GLUT3 across cell barriers, which occurs with HIF-1α deficiency, contributes to the development of insulin resistance in both Alzheimer's disease and diabetes [Liu Y., Liu F., Iqbal K., et al, / / FEBS Lett. 2008. V. 582. P. 359-364]. The participation of HIF-1α in the expression of incretins, the most important factors for the cytoprotection of pancreatic beta cells [Van de Velde S., Hogan M.F., Montminy M. // PNAS. 2011. V. 108. No. 41. P. 16876-16882].

Применение веществ, активирующих систему HIF, может быть эффективно при широком спектре патологических состояний, перечисленных выше.The use of substances that activate the HIF system can be effective in a wide range of pathological conditions listed above.

Активаторы системы HIF разделяются на 2 группы: вещества, усиливающие транскрипцию и трансляцию этого транскрипционного фактора, и вещества, ингибирующие его деактивацию.Activators of the HIF system are divided into 2 groups: substances that enhance the transcription and translation of this transcription factor, and substances that inhibit its deactivation.

Описан многофункциональный хелатор железа М30 (5-[N-метил-N-пропаргиламинометил]-8-оксихинолин), который активирует HIF-1α и обладает нейропротективной активностью в экспериментах in vitro и in vivo (Н. Zheng et al., Bioorganic and Medicinal Chemistry, 2005,vol. 13, №. 3, pp. 773-783; Y. Avramovich-Tirosh et al, Curr. Alzheimer Res. 2010. V. 7, №4, p. 300-306).A multifunctional iron chelator M30 (5- [N-methyl-N-propargylaminomethyl] -8-hydroxyquinoline) is described, which activates HIF-1α and has neuroprotective activity in vitro and in vivo experiments (N. Zheng et al., Bioorganic and Medicinal Chemistry, 2005, vol. 13, No. 3, pp. 773-783; Y. Avramovich-Tirosh et al, Curr. Alzheimer Res. 2010. V. 7, No. 4, p. 300-306).

В патенте US 8524699 описаны замещенные дигидропиразолоны как ингибиторы HIF-пролил-4-гидроксилазы общей формулы:US Pat. No. 8,524,699 describes substituted dihydropyrazolones as inhibitors of HIF-prolyl-4-hydroxylase of the general formula:

Figure 00000001
Figure 00000001

Эти соединения являются активаторами HIF и могут быть полезными для лечения анемии, хронического заболевания почек, инфаркта миокарда, атеросклероза.These compounds are HIF activators and may be useful for the treatment of anemia, chronic kidney disease, myocardial infarction, atherosclerosis.

В патенте US 8541455 B2 описаны производные 2-пиридин-2-ил-пиразол-3(2H)-она как активаторы транскрипционного фактора HIF общей формулы:US Pat. No. 8,541,455 B2 describes 2-pyridin-2-yl-pyrazol-3 (2H) -one derivatives as activators of the transcription factor HIF of the general formula:

Figure 00000002
Figure 00000002

Показано, что эти вещества усиливают секрецию фактора роста сосудистого эндотелия (VEGF) и эритропоэтина (ЕРО) - двух основных маркеров активации HIF-1α в гепацитах.It was shown that these substances enhance the secretion of vascular endothelial growth factor (VEGF) and erythropoietin (EPO), two of the main markers of HIF-1α activation in hepatocytes.

Описан N-(2-меркаптопропионил)-глицин как активатор HIF-1α за счет ингибирования HIF-пролилгидроксилазы-2 (S. Yum et al., Biochem. Biophys. Res. Comm. 2014. V. 443, p. 1008-1013). Показано, что это соединение усиливает секрецию фактора роста сосудистого эндотелия (VEGF) и обладает протективным эффектом в условиях экспериментального колита.N- (2-mercaptopropionyl) -glycine is described as an activator of HIF-1α due to inhibition of HIF-prolyl hydroxylase-2 (S. Yum et al., Biochem. Biophys. Res. Comm. 2014. V. 443, p. 1008-1013 ) It was shown that this compound enhances the secretion of vascular endothelial growth factor (VEGF) and has a protective effect in experimental colitis.

Показано (Y. Liu et al., Cell Physiol Biochem 2014; 33: 1036-1046), что известный хелатор железа, дефероксамин, использующийся при заболеваниях, характеризующихся избытком железа, вызывает усиление экспрессии HIF-1α и вовлечен в сигнальный каскад, включающий активацию ERK, что указывает на его инвазивный потенциал.It has been shown (Y. Liu et al., Cell Physiol Biochem 2014; 33: 1036-1046) that the known iron chelator, deferoxamine, used in diseases characterized by an excess of iron, causes increased expression of HIF-1α and is involved in a signaling cascade that includes activation ERK, which indicates its invasive potential.

Figure 00000003
Figure 00000003

Обнаружено, что пролин-аргинин-обогащенный пептид PR-39 обладает кардиопротективной активностью за счет стабилизирующих свойств в отношении HIF-1α (E.D. Muinck et al., Antioxid. Redox Signal. 2007; 9(4): 437-445).The proline-arginine-enriched peptide PR-39 was found to have cardioprotective activity due to the stabilizing properties against HIF-1α (E.D. Muinck et al., Antioxid. Redox Signal. 2007; 9 (4): 437-445).

В статье X. Ma et al., PLOS One, 2014. V. 9, №4, описаны два пролиновых соединения - N-бензилоксикарбонилпролин (РА2) и бис-(пролил-о-фенилендиамин) (РА1) как ингибиторы пролилгидроксилазы-3, обладающие активирующим влиянием на HIF-1α сигнальный путь, включая усиление синтеза VEGF и ключевых модуляторов гликолиза (пируваткиназных изозимов M1/M2 и альфа-енолазы-1).X. Ma et al., PLOS One, 2014. V. 9, No. 4, describes two proline compounds — N-benzyloxycarbonylproline (PA2) and bis- (prolyl-o-phenylenediamine) (PA1) as prolyl hydroxylase-3 inhibitors possessing an activating effect on the HIF-1α signaling pathway, including enhancing the synthesis of VEGF and key glycolysis modulators (pyruvate kinase isozymes M1 / M2 and alpha-enolase-1).

В статье J.-J. Min et al., Scientific Reports, 2014. V. 4. P. 1-5 описан D,L-3-н-бутилфталид, который усиливал экспрессию HIF-1α и улучшал обучение и память у крыс в условиях хронической гипоксии. Это соединение также усиливало экспрессию BDNF и фосфорилирование CREB.In the article J.-J. Min et al., Scientific Reports, 2014. V. 4. P. 1-5 describes D, L-3-n-butylphthalide, which enhanced HIF-1α expression and improved learning and memory in rats under conditions of chronic hypoxia. This compound also enhanced the expression of BDNF and phosphorylation of CREB.

Известен ингибитор пролилгидроксилазы GSK360A, производное хинолина формулы:A known prolyl hydroxylase inhibitor GSK360A, a quinoline derivative of the formula:

Figure 00000004
Figure 00000004

При пероральном введении GSK360A оказывает кардиопротекторное действие при сердечной недостаточности после инфаркта миокарда и проявляет защитное действие на модели ишемически-реперфузионных повреждений у мышей (S.S. Banerjee et al., Toxicology Mechanisms and Methods, 2012; 22(5): 347-358).When administered orally, GSK360A has a cardioprotective effect in heart failure after myocardial infarction and exerts a protective effect on models of ischemic reperfusion injuries in mice (S.S. Banerjee et al., Toxicology Mechanisms and Methods, 2012; 22 (5): 347-358).

Однако приведенные выше ссылки не открывают и не предполагают, что замещенный дипептид этиловый эфир N-фенилацетил-L-пролилглицина (Дипептид I) оказывает активирующее влияние на транскрипционный фактор HIF-1α.However, the above references do not open or suggest that the substituted di-peptide N-phenylacetyl-L-prolylglycine ethyl ester (Dipeptide I) has an activating effect on the transcription factor HIF-1α.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Задачей изобретения стал поиск способа активации транскрипционного фактора HIF-1α. Эта цель была достигнута с помощью дипептида этилового эфира N-фенилацетил-L-пролилглицина (Патент РФ 2119496).The objective of the invention was the search for a method of activation of the transcription factor HIF-1α. This goal was achieved using the dipeptide of ethyl ester of N-phenylacetyl-L-prolylglycine (RF Patent 2119496).

Описание изобретенияDescription of the invention

Данное изобретение иллюстрируется следующими примерами.The invention is illustrated by the following examples.

Пример 1.Example 1

Культивирование клеток. Использование клеточных линий, стабильно экспрессирующих люциферазные репортерные конструкции с сайтами связывания определенных ТФ, является одним из наиболее эффективных скрининговых подходов к поиску соединений, влияющих на активность транскрипционных факторов (ТФ), [Phippard D., Manning A.M. (2003) Methods Mol Biol., 225, 19-23]. В работе использовались клетки линии HEK293 (перевиваемые клетки почки эмбриона человека; Российская коллекция клеточных культур, Институт цитологии РАН, Санкт-Петербург). Клетки культивировали при 37°C при 5% CO2 в среде DMEM ("Биолот", Россия), содержащей 10% эмбриональной телячьей сыворотки ("Sigma", США), 2 мМ L-глутамин, 50 мкг/мл гентамицина сульфата, 2.5 мкг/мл амфотерицина В ("ПанЭко", Россия).The cultivation of cells. The use of cell lines stably expressing luciferase reporter constructs with binding sites for specific TFs is one of the most effective screening approaches for searching for compounds that affect the activity of transcription factors (TFs), [Phippard D., Manning AM (2003) Methods Mol Biol., 225, 19-23]. We used HEK293 line cells (transplantable cells of a human embryo kidney; Russian Collection of Cell Cultures, Institute of Cytology RAS, St. Petersburg). Cells were cultured at 37 ° C at 5% CO 2 in DMEM (Biolot, Russia) containing 10% fetal calf serum (Sigma, USA), 2 mM L-glutamine, 50 μg / ml gentamicin sulfate, 2.5 μg / ml amphotericin B (PanEco, Russia).

Репортерные векторные конструкции. Люциферазные репортерные векторы содержат консенсусные нуклеотидные последовательности для соответствующих ТФ, при этом репортерный ген (ген люциферазы) находится под их контролем. Связывание ТФ с сайтом узнавания приводит к экспрессии гена люциферазы и биолюминесценции, детектируемой при внесении субстрата люциферина. Уровень биолюминесценции прямо пропорционален количеству фермента и связывающей активности того или иного транскрипционного фактора. Принцип in vitro тест-систем для биологического скрининга соединений на предмет их влияния на тот или иной ТФ основан на том, что, если тестируемое соединение стимулирует/ингибирует активность ТФ, то будет наблюдаться увеличение/снижение уровня люминесценции (вследствие изменения ДНК-связывающей активности ТФ). Таким образом, становится возможным отбирать соединения, мишенями для которых являются транскрипционные факторы, и исследовать механизмы действия как новых, так и уже применяющихся лекарств. В качестве специфических респонсивных элементов, узнающих и связывающих транскрипционные факторы (ТФ) CREB, NFAT, NF-кВ, р53, STAT1, VDR, HSF1 и HIF1, и определяющие активацию транскрипции на минимальном промоторе HSVtk (минимальный промотор тимидинкиназы вируса простого герпеса), были использованы следующие последовательности (Таблица 1). Олигонуклеотиды ("Синтол", Россия), содержащие несколько копий последовательностей, соответствующих сайтам связывания отдельных ТФ, были клонированы в плазмидном векторе pTL-Luc ("Panomics", США; несет ген люциферазы Photinus pyralis) по сайтам рестрикции NheI (5′-G↓CTAGC-3′) и BglII (5′-A↓GATCT-3′) ("Fermentas", Литва). Данный репортерный люциферазный вектор содержит минимальный промотор тимидинкиназы вируса простого герпеса, активность которого зависит от вышележащей консенсусной последовательности, способной связывать определенный ТФ. В свою очередь экспрессия гена люциферазы находится под контролем данного модельного промотора. Наличие и ориентацию вставок подтверждали секвенированием согласно протоколу ABI PRISM BigDye™ Terminator Cycle Sequencing Ready Reaction Kit ("Applied Biosystems", США). Выделение и очистку плазмидной ДНК проводили с помощью набора EndoFree Plasmid Maxi Kit ("Qiagen", США) [Салимгареева M.X., Садовников С.В., Фарафонтова Е.И., Зайнуллина Л.Ф., Вахитов В.А., Вахитова Ю.В. Клеточные тест-системы для поиска модуляторов активности транскрипционных факторов. Прикладная биохимия и микробиология, 2014. - № 2. - С. 219-225].

Figure 00000005
Reporter vector designs. The luciferase reporter vectors contain the consensus nucleotide sequences for the corresponding TFs, and the reporter gene (luciferase gene) is under their control. The binding of TF to the recognition site leads to the expression of the luciferase gene and bioluminescence detected when a luciferin substrate is introduced. The level of bioluminescence is directly proportional to the amount of enzyme and the binding activity of a transcription factor. The principle of in vitro test systems for biological screening of compounds for their effect on a particular TF is based on the fact that if the test compound stimulates / inhibits the activity of TF, then there will be an increase / decrease in the level of luminescence (due to a change in the DNA-binding activity of TF ) Thus, it becomes possible to select compounds whose targets are transcription factors and to study the mechanisms of action of both new and already used drugs. CREB, NFAT, NF-kV, p53, STAT1, VDR, HSF1 and HIF1, and determining transcription activation on the minimum HSVtk promoter (the minimum herpes simplex thymidine kinase promoter), were specific responsive elements that recognize and bind transcription factors (TFs) The following sequences were used (Table 1). Oligonucleotides (Synthol, Russia) containing several copies of the sequences corresponding to the binding sites of individual TFs were cloned into the pTL-Luc plasmid vector (Panomics, USA; carries the Photinus pyralis luciferase gene) at the NheI restriction sites (5′-G ↓ CTAGC-3 ′) and BglII (5′-A ↓ GATCT-3 ′) ("Fermentas", Lithuania). This reporter luciferase vector contains a minimal herpes simplex virus thymidine kinase promoter, the activity of which depends on the overlying consensus sequence capable of binding a specific TF. In turn, luciferase gene expression is controlled by this model promoter. The presence and orientation of the inserts was confirmed by sequencing according to the ABI PRISM BigDye ™ Terminator Cycle Sequencing Ready Reaction Kit protocol (Applied Biosystems, USA). Isolation and purification of plasmid DNA was performed using the EndoFree Plasmid Maxi Kit (Qiagen, USA) [Salimgareeva MX, Sadovnikov SV, Farafontova EI, Zaynullina LF, Vakhitov VA, Vakhitova Yu .AT. Cellular test systems for searching for modulators of transcription factor activity. Applied Biochemistry and Microbiology, 2014. - No. 2. - S. 219-225].
Figure 00000005

Figure 00000006
Figure 00000006

Трансфекция. Для проведения транзиентных трансфекций клетки линии HEK293 рассаживали в количестве 45×103 клеток на лунку в 96-луночных планшетах в 100 мкл среды без антибиотика (DMEM, 10% эмбриональной телячьей сыворотки, 2 мМ L-глутамин). Через 24 ч проводили трансфекции данными конструкциями (таблица 1) с помощью реагента Липофектамин 2000 ("Invitrogen", США) согласно протоколу изготовителя. Через 6 ч после трансфекций среду заменяли на содержащую антибиотик (DMEM, 10% эмбриональной телячьей сыворотки, 2 мМ L-глутамин, 50 мкг/мл гентамицин, 2.5 мкг/мл амфотерицин B) и через 18 ч добавляли изучаемые препараты (Дипептид I в концентрации 10 мкМ; Пирацетам в концентрации 1 мМ). Клетки инкубировали в присутствии Дипептида (этиловый эфир N-фенилацетил-L-пролилглицина, I) или Пирацетама еще в течение 24 ч. Детекцию люциферазной активности в клеточных лизатах проводили с помощью набора Dual Luciferase Reporter Assay System (Promega, США) на планшетном анализаторе 2300 EnSpire® Multimode Plate Reader (Perkin Elmer, США). В качестве внутреннего контроля трансфекций применяли ко-трансфекцию с плазмидой pRL-TK (Promega, США), кодирующей ген люциферазы Renilla reniformis. Значения люминесценции для Photinus pyralis нормировали по люминесценции для Renilla reniformis в каждом измерении.Transfection. For transient transfections, HEK293 cells were transplanted in an amount of 45 × 10 3 cells per well in 96-well plates in 100 μl of antibiotic-free medium (DMEM, 10% fetal calf serum, 2 mM L-glutamine). After 24 hours, transfection was performed with these constructs (Table 1) using Lipofectamine 2000 reagent (Invitrogen, USA) according to the manufacturer's protocol. 6 h after transfection, the medium was replaced with an antibiotic-containing medium (DMEM, 10% fetal calf serum, 2 mM L-glutamine, 50 μg / ml gentamicin, 2.5 μg / ml amphotericin B) and the studied drugs were added 18 hours later (Dipeptide I at a concentration 10 μM; Piracetam at a concentration of 1 mm). Cells were incubated in the presence of Dipeptide (N-phenylacetyl-L-prolylglycine ethyl ester, I) or Piracetam for another 24 hours. Luciferase activity in cell lysates was detected using the Dual Luciferase Reporter Assay System kit (Promega, USA) on a 2300 plate analyzer EnSpire® Multimode Plate Reader (Perkin Elmer, USA). Co-transfection with plasmid pRL-TK (Promega, USA) encoding the Renilla reniformis luciferase gene was used as an internal control of transfections. The luminescence values for Photinus pyralis were normalized by the luminescence for Renilla reniformis in each dimension.

Среднее арифметическое значений, полученных по двум повторам в каждом эксперименте в трех независимых экспериментах, и стандартную ошибку среднего рассчитывали с помощью программы Statistica 6.1 (StatSoft. Inc., США). Сравнение экспериментальных групп проводили с использованием парного t-критерия Стьюдента для зависимых выборок.The arithmetic average of the values obtained in two repetitions in each experiment in three independent experiments, and the standard error of the mean were calculated using the program Statistica 6.1 (StatSoft. Inc., USA). Comparison of experimental groups was performed using paired t-student test for dependent samples.

Данные, представленные на фиг. 1A, свидетельствуют о том, что Дипептид I при инкубации в течение 24 часов в концентрации 10 мкМ увеличивал ДНК-связывающую активность HIF-1α на 43% и не влиял на ДНК-связывающую активность факторов CREB, NFAT, NF-кВ, p 53, STAT1, GAS, VDR и HSF1. Как следует из данных, представленных на фиг. 2 (слева - влияние на базальную активность), выраженность HIF-позитивного эффекта Дипептида I зависела от его концентрации.The data presented in FIG. 1A, indicate that Dipeptide I, when incubated for 24 hours at a concentration of 10 μM, increased the DNA-binding activity of HIF-1α by 43% and did not affect the DNA-binding activity of factors CREB, NFAT, NF-kB, p 53, STAT1, GAS, VDR and HSF1. As follows from the data presented in FIG. 2 (left - the effect on basal activity), the severity of the HIF-positive effect of Dipeptide I depended on its concentration.

Эксперименты с препаратом сравнения показали, что Пирацетам ни в эквимолярной (10 мкМ, данные не представлены), ни в более высокой концентрации (1 мМ) не вызывает статистически значимых изменений ДНК-связывающей активности изученных транскрипционных факторов (фиг. 1Б).Experiments with the comparison drug showed that Piracetam neither in equimolar (10 μM, data not shown) nor in a higher concentration (1 mm) causes statistically significant changes in the DNA-binding activity of the studied transcription factors (Fig. 1B).

ПРИМЕР 2EXAMPLE 2

Экспериментальное моделирование гипоксии осуществляли с использованием CoCl2, который вызывает стабилизацию HIF-1α и является фармакологическим миметиком гипоксии [Piret JP, Mottet D, Raes M, Michiels С. CoCl2, a chemical inducer of hypoxia-inducible factor-1, and hypoxia reduce apoptotic cell death in hepatoma cell line HepG2. Ann N Y Acad Sci. 2002; 973: 443-7]. Механизм действия CoCl2 обусловлен его способностью замещать Fe2+ в активном сайте пролилгидроксилазы, инактивировать, таким образом, фермент и ингибировать гидроксилирование HIF-1α [Epstein АС1, Gleadle JM, McNeill LA, Hewitson KS, O'Rourke J, Mole DR, Mukherji M, Metzen E, Wilson MI, Dhanda A, Tian YM, Masson N, Hamilton DL, Jaakkola P, Barstead R, Hodgkin J, Maxwell PH, Pugh CW, Schofield CJ, Ratcliffe PJ. C. elegans EGL-9 and mammalian homologs define a family of dioxygenases that regulate HIF by prolyl hydroxylation. Cell. 2001; 107(1): 43-54].The experimental modeling of hypoxia was carried out using CoCl 2 , which causes stabilization of HIF-1α and is a pharmacological mimetic of hypoxia [Piret JP, Mottet D, Raes M, Michiels C. CoCl 2 , a chemical inducer of hypoxia-inducible factor-1, and hypoxia reduce apoptotic cell death in hepatoma cell line HepG2. Ann NY Acad Sci. 2002; 973: 443-7]. CoCl 2 The mechanism of action is due to its ability to substitute for Fe 2+ in the active site of prolyl, inactivate, thereby inhibiting the hydroxylation enzyme and HIF-1α [Epstein, AC1, Gleadle JM, McNeill LA, Hewitson KS, O'Rourke J, Mole DR, Mukherji M, Metzen E, Wilson MI, Dhanda A, Tian YM, Masson N, Hamilton DL, Jaakkola P, Barstead R, Hodgkin J, Maxwell PH, Pugh CW, Schofield CJ, Ratcliffe PJ. C. elegans EGL-9 and mammalian homologs define a family of dioxygenases that regulate HIF by prolyl hydroxylation. Cell. 2001; 107 (1): 43-54].

Люциферазная конструкция для анализа активности HIF-1 содержит 4 копии консенсусной последовательности 5′ ACGTG 3′, являющейся сайтом связывания для белка HIF-1 (конструкция HIF-1-Luc). Клетки, трансфицированные плазмидным вектором HIF-1-Luc, предварительно инкубировали с Дипептидом I в течение 8 ч (конечные концентрации 1, 10, 100 мкМ; двукратное введение через каждые 4 ч), далее вносили индуктор гипоксии CoCl2 в рабочей концентрации 50 мкМ и продолжали совместную инкубацию Дипептида I и CoCl2 в течение 16 ч, после чего люциферазную активность детектировали, как описано выше. Среднее арифметическое значений, полученных по двум повторам в каждом эксперименте в трех независимых экспериментах, и стандартную ошибку среднего, рассчитывали с помощью программы Statistica 6.1 (StatSoft. Inc., США). Сравнение экспериментальных групп проводили с использованием парного t-критерия Стьюдента для зависимых выборок.The luciferase construct for analyzing HIF-1 activity contains 4 copies of the 5 ′ ACGTG 3 ′ consensus sequence, which is the binding site for the HIF-1 protein (HIF-1-Luc construct). Cells transfected with the HIF-1-Luc plasmid vector were preincubated with Dipeptide I for 8 h (final concentrations of 1, 10, 100 μM; two times every 4 hours), then a CoCl 2 hypoxia inducer was introduced at a working concentration of 50 μM and continued co-incubation of Dipeptide I and CoCl 2 for 16 hours, after which luciferase activity was detected as described above. The arithmetic mean of the values obtained in two repetitions in each experiment in three independent experiments, and the standard error of the mean, were calculated using the program Statistica 6.1 (StatSoft. Inc., USA). Comparison of experimental groups was performed using paired t-student test for dependent samples.

Эксперименты с изучением влияния Дипептида I на ДНК-связывающую активность HIF-1α в присутствии фармакологического миметика гипоксии CoCl2 дали следующие результаты. В полном соответствии с литературными данными, в этом эксперименте на фоне действия CoCl2 отмечается повышение активности HIF-1α. Впервые выявлен зависимый от концентрации эффект Дипептида I на ДНК-связывающую активность HIF-1α (фиг. 2): в концентрации 1 мкМ отмечается лишь недостоверное снижение данного параметра, а в концентрациях 10 и 100 мкМ - Дипептид I вызывал соответствующее увеличение HIF-1-зависимой люциферазной активности.Experiments studying the effect of Dipeptide I on the DNA-binding activity of HIF-1α in the presence of a pharmacological mimetic of hypoxia CoCl 2 gave the following results. In full accordance with published data, in this experiment, against the background of the action of CoCl 2 , an increase in the activity of HIF-1α is noted. For the first time, a concentration-dependent effect of Dipeptide I on the DNA-binding activity of HIF-1α was detected (Fig. 2): at a concentration of 1 μM, only an unreliable decrease in this parameter was noted, and at concentrations of 10 and 100 μM, Dipeptide I caused a corresponding increase in HIF-1- dependent luciferase activity.

Таким образом, установлено, что Дипептид I обладает способностью увеличивать как базальную, так и индуцированную фармакологическим миметиком гипоксии активность HIF-1α in vitro.Thus, it was found that Dipeptide I has the ability to increase both basal and hypoxia-induced pharmacological mimetic activity of HIF-1α in vitro.

Совокупность полученных данных свидетельствует о том, что Дипептид I вызывает концентрационно-зависимое увеличение базальной ДНК-связывающей активности HIF-1α. Показано, что в условиях стабилизации HIF-1α с помощью химического индуктора этого транскрипционного фактора CoCl2. Дипептид I вызывает дополнительное нарастание ДНК-связывающей активности HIF-1α. Эффект в отношении HIF-1α специфичен для Дипептида I:, классический ноотропный препарат Пирацетам не влияет на активность данного транскрипционного фактора. Дипептид I увеличивал ДНК-связывающую активность только HIF-1α, тогда как активность других изученных транскрипционных факторов (CREB, NFAT, NF-κВ, p 53, STAT1, GAS, VDR и HSF1) под влиянием Дипептида I не повышалась.The totality of the obtained data indicates that Dipeptide I causes a concentration-dependent increase in the basal DNA-binding activity of HIF-1α. It was shown that under stabilization conditions HIF-1α using the chemical inducer of this transcription factor CoCl 2 . Dipeptide I causes an additional increase in the DNA-binding activity of HIF-1α. The effect on HIF-1α is specific for Dipeptide I :, the classic nootropic drug Piracetam does not affect the activity of this transcription factor. Dipeptide I increased the DNA-binding activity of only HIF-1α, while the activity of other studied transcription factors (CREB, NFAT, NF-κB, p 53, STAT1, GAS, VDR and HSF1) did not increase under the influence of Dipeptide I.

Краткое описание чертежей.A brief description of the drawings.

На фиг. 1 изображено влияние Дипептида I а 10 мкМ (А) и препарата сравнения Пирацетам а 1 мМ (Б) на базальную ДНК-связывающую активность транскрипционных факторов NF κВ, NFAT, STAT1, HIF-1, p 53, CREB, GAS, VDR, HSF1 in vitro. Достоверность различий оценивали с помощью парного t-критерия Стьюдента для зависимых выборок (n=3, *p<0.05).In FIG. Figure 1 shows the effect of Dipeptide I a 10 μM (A) and the comparison drug Piracetam a 1 mM (B) on the basal DNA-binding activity of transcription factors NF κB, NFAT, STAT1, HIF-1, p 53, CREB, GAS, VDR, HSF1 in vitro. The significance of differences was assessed using paired t-student test for dependent samples (n = 3, * p <0.05).

На фиг. 2 изображено влияние Дипептида I на базальную и индуцированную активность HIF-1α. Группа «контроль» - значения базальной активности HIF-1α нестимулированных клетках; группа «CoCl2» - значения активности HIF-1α CoCl2-стимулированных клетках. Данные представлены в виде среднего арифметического ± стандартная ошибка среднего (n=3; *p<0.05 по отношению к группе «контроль»; #p<0.05 по отношению к группе «CoCl2»).In FIG. Figure 2 shows the effect of Dipeptide I on the basal and induced activity of HIF-1α. Group “control” - values of the basal activity of HIF-1α unstimulated cells; group “CoCl 2 ” - activity values of HIF-1α CoCl 2 -stimulated cells. The data are presented as arithmetic mean ± standard error of the mean (n = 3; * p <0.05 in relation to the control group; # p <0.05 in relation to the CoCl 2 group).

Claims (3)

1. Применение этилового эфира N-фенилацетил-L-пролилглицина для активации транскрипционного фактора HIF (Hypoxia induced factor, фактор, индуцируемый гипоксией).1. The use of N-phenylacetyl-L-prolylglycine ethyl ester to activate the transcription factor HIF (Hypoxia induced factor, hypoxia-induced factor). 2. Способ активации транскрипционного фактора HIF, заключающийся во введении профилактически или терапевтически эффективного количества этилового эфира N-фенилацетил-L-пролилглицина.2. A method of activating the transcription factor HIF, which is the introduction of a prophylactically or therapeutically effective amount of ethyl ester of N-phenylacetyl-L-prolylglycine. 3. Способ лечения заболеваний, связанных с дефицитом транскрипционного фактора HIF, заключающийся во введении профилактически или терапевтически эффективного количества этилового эфира N-фенилацетил-глицилпролина, вызывающего активацию транскрипционного фактора HIF. 3. A method of treating diseases associated with a deficiency of transcription factor HIF, which consists in the introduction of a prophylactically or therapeutically effective amount of ethyl ester of N-phenylacetyl-glycylproline, causing activation of transcription factor HIF.
RU2015112863/15A 2015-04-08 2015-04-08 Agent, activating transcription factor hif RU2602306C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015112863/15A RU2602306C2 (en) 2015-04-08 2015-04-08 Agent, activating transcription factor hif

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015112863/15A RU2602306C2 (en) 2015-04-08 2015-04-08 Agent, activating transcription factor hif

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015112863A RU2015112863A (en) 2016-10-27
RU2602306C2 true RU2602306C2 (en) 2016-11-20

Family

ID=57216097

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015112863/15A RU2602306C2 (en) 2015-04-08 2015-04-08 Agent, activating transcription factor hif

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2602306C2 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2119496C1 (en) * 1992-04-14 1998-09-27 Научно-исследовательский институт фармакологии Российской академии медицинских наук Derivatives of n-acylprolyldipeptides
US20020187977A1 (en) * 2001-03-15 2002-12-12 Rodney Pearlman Methods for restoring cognitive function following systemic stress

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2119496C1 (en) * 1992-04-14 1998-09-27 Научно-исследовательский институт фармакологии Российской академии медицинских наук Derivatives of n-acylprolyldipeptides
US20020187977A1 (en) * 2001-03-15 2002-12-12 Rodney Pearlman Methods for restoring cognitive function following systemic stress

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ЛЕВЧЕНКОВА О.С. и др. Индукторы регуляторного фактора адаптации к гипоксии. Российский медико-биологический вестник им.акад. И.П.Пвлова, 2014. *
НОВИКОВ В.Е. и др. Новые направления поиска лекарственных средств с антигипоксической активностью и мишени для их действия. Ж. Экспериментальная и клиническая фармакология, 2013,т.76, с.41-45. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2015112863A (en) 2016-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Mazure et al. HIF-1: master and commander of the hypoxic world: a pharmacological approach to its regulation by siRNAs
Chen et al. The acetylase/deacetylase couple CREB-binding protein/Sirtuin 1 controls hypoxia-inducible factor 2 signaling
Stockmann et al. Hypoxia‐induced erythropoietin production: a paradigm for oxygen‐regulated gene expression
Chen et al. Hypoxia increases sirtuin 1 expression in a hypoxia-inducible factor-dependent manner
Altun et al. Ubiquitin-specific protease 19 (USP19) regulates hypoxia-inducible factor 1α (HIF-1α) during hypoxia
Lando et al. Oxygen‐dependent regulation of hypoxia‐inducible factors by prolyl and asparaginyl hydroxylation
Mishra et al. UBE3A/E6-AP regulates cell proliferation by promoting proteasomal degradation of p27
Hu et al. MicroRNA-29 induces cellular senescence in aging muscle through multiple signaling pathways
Alam et al. Role of the phosphatidylinositol-3-kinase and extracellular regulated kinase pathways in the induction of hypoxia-inducible factor (HIF)-1 activity and the HIF-1 target vascular endothelial growth factor in ovarian granulosa cells in response to follicle-stimulating hormone
Kaluz et al. Regulation of gene expression by hypoxia: integration of the HIF-transduced hypoxic signal at the hypoxia-responsive element
Kim et al. A domain responsible for HIF-1α degradation by YC-1, a novel anticancer agent
Lu et al. Hypoxia-induced iNOS expression in microglia is regulated by the PI3-kinase/Akt/mTOR signaling pathway and activation of hypoxia inducible factor-1α
Chettimada et al. Hypoxia-induced glucose-6-phosphate dehydrogenase overexpression and-activation in pulmonary artery smooth muscle cells: implication in pulmonary hypertension
Chen et al. Mammalian tumor suppressor Int6 specifically targets hypoxia inducible factor 2α for degradation by hypoxia-and pVHL-independent regulation
Spinelli et al. LANCL1 binds abscisic acid and stimulates glucose transport and mitochondrial respiration in muscle cells via the AMPK/PGC-1α/Sirt1 pathway
Lee et al. Two transactivation domains of hypoxia-inducible factor-1α regulated by the MEK-1/p42/p44 MAPK pathway
Hägg et al. Activation of hypoxia-induced transcription in normoxia
Suzuki et al. Nuclear TDP-43 causes neuronal toxicity by escaping from the inhibitory regulation by hnRNPs
Schley et al. Selective stabilization of HIF-1α in renal tubular cells by 2-oxoglutarate analogues
Shi et al. GCN2 suppression attenuates cerebral ischemia in mice by reducing apoptosis and endoplasmic reticulum (ER) stress through the blockage of FoxO3a-regulated ROS production
Cawley et al. Assays for detecting the unfolded protein response
Jeong et al. PKC signaling inhibits osteogenic differentiation through the regulation of Msx2 function
Yoon et al. CITED2 controls the hypoxic signaling by snatching p300 from the two distinct activation domains of HIF-1α
An et al. The survival effect of mitochondrial Higd-1a is associated with suppression of cytochrome C release and prevention of caspase activation
Kim et al. The role of prolyl hydroxylase domain protein (PHD) during rosiglitazone-induced adipocyte differentiation