Vitamin D current outlook, design and synthesis of active analogs

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Vitamin D current outlook, design and synthesis of active analogs by Antonio Mourino

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Vitamin D: Current Outlook, Design and Synthesis of Active Analogs

UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE COMPOSTELADepartamento de Química OrgánicaSantiago de Compostela E-15782, EspañaAntonio Mouriño: antonio.mourino@usc.es

Development of Active vitamin D Analogues

UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE COMPOSTELADepartamento de Química OrgánicaSantiago de Compostela E-15782, EspañaAntonio Mouriño: antonio.mourino@usc.es

Birmingham. DECIDE. Nov 14, 2013miércoles 27 de noviembre de 2013

miércoles 27 de noviembre de 2013

miércoles 27 de noviembre de 2013

miércoles 27 de noviembre de 2013

Alimentos

VIT-D3

PRE-D3

7-Deshidrocolesterol25-D3

1,25-D3

Forma Activa

80%20%

Active form 1,25D

Food

7-Dehydrocholesterol

miércoles 27 de noviembre de 2013

Vitamin D Metabolism

7-Dehydrocholesterol Previtamin D Cisoid form

Transoid form

Vitamin D

Kidney Liver

3

3

1,25D

(calcitriol)

miércoles 27 de noviembre de 2013

.

.

HO

OHHO

H

H

1α,25-(OH)2-D3

ICABCM

.

.

BIOLOGICALRESPONSES

miércoles 27 de noviembre de 2013

.

.

HO

OHHO

H

H

1α,25-(OH)2-D3

ICABCM

DIFFERENTIATION PROLIFERATION

Miyaura et alBiochem. Biophys. Res.Commun.1981, 102, 937

.

.

BIOLOGICALRESPONSES

miércoles 27 de noviembre de 2013

.

.

HO

OHHO

H

H

1α,25-(OH)2-D3

ICABCM

DIFFERENTIATION PROLIFERATION

Miyaura et alBiochem. Biophys. Res.Commun.1981, 102, 937

BONE DISEASES(OSTEOPOROSIS)

IMMUNOLOGY(TRANSPLANTATION)

PSORIASIS

CANCER

.

.

miércoles 27 de noviembre de 2013

miércoles 27 de noviembre de 2013

DT-71

miércoles 27 de noviembre de 2013

HO

H

H

OH

OH

HO

H

H

OH

OH

HO

H

H

OH

OH

HO

H

H

OH

OH

HO

H

H

OH

OH

miércoles 27 de noviembre de 2013

miércoles 27 de noviembre de 2013

HO

H

H

OH

HO

miércoles 27 de noviembre de 2013

miércoles 27 de noviembre de 2013

Cytoplasm

Nucleus

Mode of action of 1α,25-(OH)2-D3

miércoles 27 de noviembre de 2013

Cytoplasm

Nucleus

Mode of action of 1α,25-(OH)2-D3

miércoles 27 de noviembre de 2013

Cytoplasm

Nucleus

Mode of action of 1α,25-(OH)2-D3

miércoles 27 de noviembre de 2013

Cytoplasm

Nucleus

Mode of action of 1α,25-(OH)2-D3

miércoles 27 de noviembre de 2013

Cytoplam

Nucleus

Mode of action of 1,25D

miércoles 27 de noviembre de 2013

Cytoplam

Nucleus

Mode of action of 1,25D

miércoles 27 de noviembre de 2013

Cytoplam

Nucleus

Mode of action of 1,25D

RXR

miércoles 27 de noviembre de 2013

Target gene

Cytoplam

Nucleus

Mode of action of 1,25D

RXR

coA

m-RNA

miércoles 27 de noviembre de 2013

Target gene

Cytoplam

Nucleus

Mode of action of 1,25D

Proteins

RXR

coA

m-RNA

miércoles 27 de noviembre de 2013

Target gene

Cytoplam

Nucleus

Mode of action of 1,25D

Proteins

RXR

coA

m-RNA

miércoles 27 de noviembre de 2013

Vitamin D Nuclear Receptor (VDR)

miércoles 27 de noviembre de 2013

Receptor Nuclear de la Vitamina D (VDR)

DNA

miércoles 27 de noviembre de 2013

Receptor Nuclear de la Vitamina D (VDR)

Shaffer PL, Gewirth DT.

EMBO J. 2002, 21, 2242-2252

DNA

miércoles 27 de noviembre de 2013

Receptor Nuclear de la Vitamina D (VDR)

1α,25-(OH)2-D3

miércoles 27 de noviembre de 2013

Receptor Nuclear de la Vitamina D (VDR)

1α,25-(OH)2-D3

Moras D. y col.Mol. Cell 2000, 5, 173-179

miércoles 27 de noviembre de 2013

Receptor Nuclear de la Vitamina D (VDR)

1α,25-(OH)2-D3

Moras D. y col.Mol. Cell 2000, 5, 173-179

miércoles 27 de noviembre de 2013

Ligand Binding Domain

H12

H11

H1

H2

H3

H4

H5

H6

H8H9

miércoles 27 de noviembre de 2013

2.81

2.82

Ser278

2.91

2.83

2.832.86

Ser237

Ligand Binding Domain

miércoles 27 de noviembre de 2013

miércoles 27 de noviembre de 2013

Prof Roger Bouillon and Mieke VerstuyfLeuven University

Transactivation, Calcemic Effects, Cell Differentiation-Proliferation

Prof. Román Pérez FernándezFaculty of Medicine-USCSantiago Compostela

Transactivation, Cell Diffentiation-Proliferation(colon cancer cell lines)

Prof Alberto MuñózInstitute of Biomedical Investigations CSIC-Madrid

Transactivation, Calcemic Effects, Cell Differentiation-Proliferation

Prof. Dino Moras and Natacha RochelIGBMC-Illkirch-France Structural Studies

COLLABORATIONS

miércoles 27 de noviembre de 2013

miércoles 27 de noviembre de 2013

miércoles 27 de noviembre de 2013

miércoles 27 de noviembre de 2013

miércoles 27 de noviembre de 2013

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Superposition of Diyne (Docking Conformation)

with 1,25D (Crystallographic Structure)

miércoles 27 de noviembre de 2013

miércoles 27 de noviembre de 2013

miércoles 27 de noviembre de 2013

Drop containing crystals of Moras mutant VDR LBD complexed to 4cHHOHHOOH4c

Diyne-LBD(VDR)-

Complex HHO

HO

OH

VDR

Prof. Dino Moras (GBMC-Illkirch-Francia)

miércoles 27 de noviembre de 2013

N Rochel, S Hourai, X Pérez, A Rumbo, A Mouriño

Arch. Biochem. Biophys. 2007, 460, 172-176

Crystallographic Structue of the Diyne superimposed with 1,25D

miércoles 27 de noviembre de 2013

miércoles 27 de noviembre de 2013

HO

H

H

OH

OH

12

HO

H

H

OH

OH

12

miércoles 27 de noviembre de 2013

1,25D with a Me Group at C-12

miércoles 27 de noviembre de 2013

miércoles 27 de noviembre de 2013

?

Exploration of side

chains at C-12

Docking

12

Design, Syntheses and Biological Assays of

Vitamin Analogues with Side Chains at C-12.

J. Med. Chem. 2006, 49, 1509-1516

OH

H

OHHO

H

OHHO

OH

n

n = 1, 2, 3

1,25D Analogs with Side Chains at C-12 1,25D Analogs with Side Chains at C-12

miércoles 27 de noviembre de 2013

miércoles 27 de noviembre de 2013

miércoles 27 de noviembre de 2013

miércoles 27 de noviembre de 2013

(104%) (113%) (112%)

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in silico LBD(VDR) 100 104 113 112

Affinity for hVDR 100 17 22 13

Transactivation (10-9 M) 100 40 36 57

Ca Effects 100 0 18 1

J. Med. Chem. 2012, 55, 8642

miércoles 27 de noviembre de 2013

Analogs of 1,25D with Side Chains at C-18

miércoles 27 de noviembre de 2013

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.

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DS-A and DS-B induced expression of the protein E-cadherin comparably to “1,25”

E-cadherin

VDR

-actin

Time (h)1α,25-D 3

Vehicle

Protein

1.0 1.6 6.3 1.7 4.6 0.8 1.5

DS-A DS-B 8 48 8 48 8 4848

1.0 3.4 2.1 2.4 1.6 0.9 0.8

Vehicle DS-A

48 h

DS-B 1α,25-D3

A

B

Figure X

Texto

DS-A y DS-B Induce cell differentiation in colon

cancer cell lines (SW-480-ADH) similarly to 1,25D

miércoles 27 de noviembre de 2013

5

10

15

20

25

30

VD

RE

act

ivat

ion

(fold

incr

ease

)

010- 710- 810- 9 10- 710- 810- 9 10- 710- 810- 9

DS-A DS-B 1α,25-D3

Figure Y

DS-A and DS-B activate VDR transactivation in human colon cancer cells (SW480-ADH).

miércoles 27 de noviembre de 2013

0

10

20

30

40

50

Cel

l pro

lifer

atio

n (%

inhi

bitio

n)

DS-A DS-B 1α,25-D3

Figure Z

DS-A and DS-B inhibit cell proliferation (50% vs 1,25)

miércoles 27 de noviembre de 2013

Structures of Superagonists MC1288 y KH1060

Superagonists: Potent inducers of cell

differentiation

miércoles 27 de noviembre de 2013

Superimposition of the crystallographic

structures of 1,25D and superagonists

KH1060 y MC1288

Moras D et al.

PNAS 2001, 98, 5491-5496

miércoles 27 de noviembre de 2013

Rational Design of a New Superagonist

New Superagonist?

miércoles 27 de noviembre de 2013

miércoles 27 de noviembre de 2013

54

A B

miércoles 27 de noviembre de 2013

miércoles 27 de noviembre de 2013

Isomer A induces transactivation 12 times better than

1,25D at 10-10 M, The isomer B behaves as 1,25D.

A

B1,25

miércoles 27 de noviembre de 2013

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58

NEW SUPERAGONIST?

29

DESIGN OF A NEW SUPERAGONIST

+ =

2-Me-1,25D BINDS 4 TIMES BETTER TO VDR THAN 1,25D

A-MeISOMER A

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Interaction Energies with the

A-Me B-Me

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TRANSACTIVATION ACTIVITY

A-Me is 13 times more potent than 1,25D and 4 times more potent than A at 10 M

A A-Me1,25D

-10

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65

• Proliferación celular en HL-60 • Diferenciación celular en HL-60

Biological Activity Similar than 1,25D

miércoles 27 de noviembre de 2013

66

Arg274

Gln277

Tyr147

Ser278

Ser237

Tyr143

W1

W2

W3

Superimpositionof the New Metabolite with 1,25D

miércoles 27 de noviembre de 2013

miércoles 27 de noviembre de 2013

miércoles 27 de noviembre de 2013

Prof. Román Pérez-Fernández

miércoles 27 de noviembre de 2013

miércoles 27 de noviembre de 2013

miércoles 27 de noviembre de 2013

miércoles 27 de noviembre de 2013

miércoles 27 de noviembre de 2013

miércoles 27 de noviembre de 2013

miércoles 27 de noviembre de 2013

miércoles 27 de noviembre de 2013

miércoles 27 de noviembre de 2013

miércoles 27 de noviembre de 2013

miércoles 27 de noviembre de 2013

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