Design, Synthesis and Binding Affinity of Novel Adenosine Analogues as Potent Adenosine Receptor Ligands

Abstract

Adenosine, an endogenous material regulates many physiological functions in the cell through binding to four subtypes (A1, A2A, A2B, and A3) of adenosine receptors (ARs) which belong to G-protein coupled receptors (GPCRs). Bindings of adenosine to the adenosine receptors affect the levels of second messengers. For example, the activation of A3AR stimulates phospholipase C (PLC), increasing the levels of inositol triphosphate (IP3) and diacyl glycerol (DAG), and inhibits adenylate cyclase, decreasing the level of cAMP. Thus, adenosine receptors have been good therapeutic targets for the development of clinically useful agents. The truncated C2- and C8-substituted adenosine and 4'-thio derivatives were synthesized from oxo- or thio- glycosyl donor, respectively, using palladium-catalyzed cross coupling reactions as key steps. In this study, an A3 adenosine receptor (AR) antagonist, truncated 4'-thioadenosine derivative was successfully converted into a potent A2AAR agonist 3g (Ki = 7.19 nM) by appending a 2-hexynyl group at the C2-position. However, C8-substitution greatly reduced binding affinity for the human A2AAR. All synthesized compounds maintained their affinity for the human A3AR. Among compounds tested, 3g was found to be a competitive A3AR antagonist/A2AAR agonist in cyclic AMP assays. This study indicates that the truncated C2-substituted-4'-thioadenosine derivatives can serve as a novel template for the development of new A2AAR ligands. Stereoselective synthesis of truncated 3'-amino-4'-thioadenosine derivative 4 was achieved via stereo- and regioselective conversion of diol 8to bromoacetate 9. Compound 4 showed a significant binding affinity (Ki = 380 ± 190 nM) for human A3AR.;아데노신는 세포 내에서 많은 생리적 기능을 조절하는 내인성 물질로, G-protein coupled receptor (GPCR)에 속하는 수용체(A1, A2A, A2B, A3)에 결합한다. 아데노신 수용체에 결합한 아데노신은 세포내전달인자로써 작용한다. 예를 들면, A3AR의 활성화는 PLC를 자극하여 IP3와 DAG를 증가시키고, 아데닐산사이클라제를 억제시켜 cAMP를 감소 시킨다. 따라서 아데노신 수용체는 임상적으로 유용한 물질 개발에 좋은 표적이 될 것이다. Truncated C2와 C8의 치환된 아데노신과 4’-thio 유도체는 각각 oxo- 또는 thio- glycosyl donor로부터 합성되는데, 팔라듐 촉매 하에서 일어나는 coupling 반응이 주요 단계이다. 이 연구에서 A3AR의 antagonist인 truncated 4’-thioadenosine 유도체의 C2 위치에 2-hexynyl group를 첨가하여 A2AAR agonist 3g (Ki = 7.19 nM)로 변환하였다. C8 위치를 치환한 화합물은 human A2AAR에서 결합 친화도가 현저하게 떨어졌으나, human A3AR에서는 모든 화합물의 친화도가 유지되었다. 시험한 물질 중 3g는 경쟁적 A3AR antagonist이자 A2AAR agonist로 작용하였다. 이 연구 결과로 보아 truncated C2-substituted-4’-thioadenosine 유도체는 새로운 A2AAR 리간드의 좋은 후보 물질이 될 것으로 기대된다. 3’-amino-4’-thioadenosine 유도체 4의 입체선택적 합성은 diol인 8에서 브롬화된 9번으로 입체선택적이고 위치선택적인 변환을 함으로써 이룰 수 있었다. 화합물 4는 human A3AR에 충분한 결합 친화도 (Ki = 380 ± 190 nM)를 보였다.