Synthesis and High Binding Affinity of 3'-Ureidoadenosines at the Mutant A3 Adenosine Receptor

Abstract

A₃ 아데노신 수용체의 선택성을 높이기 위해 만들어진 신생수용체(neoceptor)에 선택적으로 결합하는 신생기질(neoagonist)을 찾기 위해, 3'-ureioadenosine 유도체를 합성하였다. 이 새로운 3'-ureioadenosine 유도체는 아데노신 A₃ 수용체에 높은 친화력으로 결합하는 3'-aminoadenosine의 수소결합 제공자로서의 역할에서부터 착안하여 1,2;5,6-di-O-isopropyli- dene-D-glucose로부터 합성되었는데, 3'-aminoadenosine 유도체보다 훨씬 강한 수소결합을 유도한다. 이 연구에서 합성된 물질 중 3'-ureido-N^(6)-(phenethyl- amine) adenosine (13b) 와 2-chloro-3'-ureido-N^(6)-(3-iodobenzyl) adenosine (15a)의 유도체가 새로운 수용체인 인간의 H272E 돌연변이 수용체에 원래의 수용체와 비교하여 매우 강한 선택성을 가진다는 사실을 발견하였다. 이와는 반대로 체내에서 합성되는 물질인 아데노신(100μM)은 인간의 H272E 돌연변이 수용체에 전혀 반응하지 않는다. 새로운 신생기질-신생수용체(neoagonist- neoreceptor) 개념은 조직 특이성을 가지는 GPCR의 활성에 관련된 질병의 치료에서 특정 조직이나 기관에 신생수용체 유전자를 선택적으로 전달하여 수용체의 선택성을 증가시키는 중요한 새로운 접근점을 모색하게 한다. 또한 이 연구에서 기질이 A₃ 아데노신 수용체에 여러가지 다른 방식으로 결합할 수 있으며, 이것은 GPCR들과 기질의 결합이 간단히 정의하기 어려운 방식으로 이루어진다는 것을 알게되었다.;For the purpose of developing optimal neoceptor (mutant A₃ adenosine receptor)-neoagonist pair, 3'-ureidoadenosine derivatives were synthesized on the basis of high binding affinity at the mutant as well as wild type A₃ adenosine receptor of 3'-aminoadenosine derivatives with hydrogen bonding donor ability. This novel 3'-ureidoadenosine analogues were synthesized from 1,2;5,6-di-O-isopropylidene-D-glucose in order to lead to stronger hydrogen bonding than the corresponding 3'-aminoadenosine derivatives. Among compounds tested, 3'-ureido-N^(6)-(phenethyl- amine) adenosine (8b) and 2-chloro-3'-ureido-N^(6)-(3-iodobenzyl) adenosine (7b) were found to display high binding affinity and selectivity for the H272E mutant A₃ adenosine receptor in comparison to wild-type A₃AR. In contrast, the endogenous agonist adenosine (100μM) had no effect at the H272E mutant receptor. In this study, the functionality of the neoagonist/ neoceptor concept could be an important therapeutic approach for tissue-specific GPCR activation, given targeted delivery of the neoceptor gene to a specific organ or tissue. Additionally, it was demonstrated that an agonist might bind to the A₃AR in multiple modes, which will provide insights to the elusive modes of ligand binding to GPCRs.