RESUMO
Acid-sensitive ion channels (ASICs) are sodium channels partially permeable to Ca2+ ions, listed among putative targets in central nervous system (CNS) diseases in which a pH modification occurs. We targeted novel compounds able to modulate ASIC1 and to reduce the progression of ischemic brain injury. We rationally designed and synthesized several diminazene-inspired diaryl mono- and bis-guanyl hydrazones. A correlation between their predicted docking affinities for the acidic pocket (AcP site) in chicken ASIC1 and their inhibition of homo- and heteromeric hASIC1 channels in HEK-293 cells was found. Their activity on murine ASIC1a currents and their selectivity vs mASIC2a were assessed in engineered CHO-K1 cells, highlighting a limited isoform selectivity. Neuroprotective effects were confirmed in vitro, on primary rat cortical neurons exposed to oxygen-glucose deprivation followed by reoxygenation, and in vivo, in ischemic mice. Early lead 3b, showing a good selectivity for hASIC1 in human neurons, was neuroprotective against focal ischemia induced in mice.
Assuntos
Bloqueadores do Canal Iônico Sensível a Ácido/uso terapêutico , Canais Iônicos Sensíveis a Ácido/metabolismo , Guanidinas/uso terapêutico , Hidrazonas/uso terapêutico , Infarto da Artéria Cerebral Média/tratamento farmacológico , Fármacos Neuroprotetores/uso terapêutico , Bloqueadores do Canal Iônico Sensível a Ácido/síntese química , Bloqueadores do Canal Iônico Sensível a Ácido/metabolismo , Canais Iônicos Sensíveis a Ácido/química , Animais , Sítios de Ligação , Células CHO , Galinhas , Cricetulus , Desenho de Fármacos , Guanidinas/síntese química , Guanidinas/metabolismo , Células HEK293 , Humanos , Hidrazonas/síntese química , Hidrazonas/metabolismo , Camundongos , Simulação de Acoplamento Molecular , Estrutura Molecular , Neurônios/efeitos dos fármacos , Fármacos Neuroprotetores/síntese química , Fármacos Neuroprotetores/metabolismo , Ligação Proteica , Ratos , Relação Estrutura-AtividadeRESUMO
Tarantula toxins that bind to voltage-sensing domains of voltage-activated ion channels are thought to partition into the membrane and bind to the channel within the bilayer. While no structures of a voltage-sensor toxin bound to a channel have been solved, a structural homolog, psalmotoxin (PcTx1), was recently crystalized in complex with the extracellular domain of an acid sensing ion channel (ASIC). In the present study we use spectroscopic, biophysical and computational approaches to compare membrane interaction properties and channel binding surfaces of PcTx1 with the voltage-sensor toxin guangxitoxin (GxTx-1E). Our results show that both types of tarantula toxins interact with membranes, but that voltage-sensor toxins partition deeper into the bilayer. In addition, our results suggest that tarantula toxins have evolved a similar concave surface for clamping onto α-helices that is effective in aqueous or lipidic physical environments.
Assuntos
Bloqueadores do Canal Iônico Sensível a Ácido/química , Canais Iônicos Sensíveis a Ácido/química , Proteínas de Artrópodes/química , Neurotoxinas/química , Peptídeos/química , Canais de Potássio Shab/química , Venenos de Aranha/química , Bloqueadores do Canal Iônico Sensível a Ácido/síntese química , Bloqueadores do Canal Iônico Sensível a Ácido/toxicidade , Canais Iônicos Sensíveis a Ácido/genética , Sequência de Aminoácidos , Animais , Proteínas de Artrópodes/síntese química , Proteínas de Artrópodes/toxicidade , Expressão Gênica , Ativação do Canal Iônico , Cinética , Simulação de Acoplamento Molecular , Simulação de Dinâmica Molecular , Dados de Sequência Molecular , Neurotoxinas/síntese química , Neurotoxinas/toxicidade , Oócitos/citologia , Oócitos/efeitos dos fármacos , Oócitos/metabolismo , Peptídeos/síntese química , Peptídeos/toxicidade , Ligação Proteica , Estrutura Secundária de Proteína , Proteínas Recombinantes de Fusão/química , Proteínas Recombinantes de Fusão/genética , Homologia de Sequência de Aminoácidos , Canais de Potássio Shab/antagonistas & inibidores , Canais de Potássio Shab/genética , Venenos de Aranha/síntese química , Venenos de Aranha/toxicidade , Aranhas , Lipossomas Unilamelares/química , Xenopus laevisRESUMO
The synthesis, structure-activity relationship (SAR), and pharmacological evaluation of analogs of the acid-sensing ion channel (ASIC) inhibitor A-317567 are reported. It was found that the compound with an acetylenic linkage was the most potent ASIC-3 channel blocker. This compound reversed mechanical hypersensitivity in the rat iodoacetate model of osteoarthritis pain, although sedation was noted. Sedation was also observed in ASIC-3 knockout mice, questioning whether sedation and antinociception are mediated via a non-ASIC-3 specific mechanism.
