Estudio estructural del receptor dopaminérgico D1 y D2 y desarrollo de nuevos ligando basados en la estructura de 3-metoxidibenz [d,g] acecina

Abstract

En el marco de la búsqueda de nuevas moléculas con actividad en los receptores de dopamina se construyó un modelo tridimensional de los receptores dopaminérgicos D₁ y D2 humanos como representantes de las subfamilias D₁-like y D2-like respectivamente. Se propusieron estructuras moleculares basadas en el esqueleto de la 3-metoxidibenz[d,gjacecina (3MOD, molécula con actividad antagonista en el hD₁) esperando que presentaran buena afinidad por los hD y/o fuesen selectivas por el hD1 con respecto al hD2. Para ello se propuso introducir halógenos en el C-4 para potenciar la afinidad por medio de interacciones favorables incluyendo un eventual puente de halógeno, grupos aromáticos en el C-10 y en el C-11, para favorecer la afinidad mediante interacciones tipo z-π, y grupos electrón-atractores aceptores de puente de hidrógeno en el C-10, para potenciar la selectividad en el hD por sobre el hD2 por interacciones selectivas con residuos no conservados en el hD2. El efecto de la inclusión de halógenos se evaluó simulando el sistema 3-halógenoboldina/hD cuyas afinidades (K;) eran conocidas. Los resultados mostraron que si bien los programas de simulación molecular reconocen la presencia del halógeno y correlacionan las K de las 3- halógenoboldinas con sus energías de acoplamiento, no se puede determinar con los resultados obtenidos si los aumentos de afinidad se deben a puentes de halógenos o al incremento de interacciones hidrofóbicas de la molécula. Se sintetizaron los derivados 4-cloro3MOD y 4-bromo3MOD. Sus K; obtenidas en los receptores hD1 y hD2 mostraron un leve aumento en comparación con el análogo no halogenado y un aumento de la selectividad en 9 veces por el D₁ con respecto al D₂ en el caso del 4-bromo3MOD. En el acoplamiento molecular se observó que los derivados posicionan el halógeno en el C-4 hacia un residuo no conservado (S(C)3.36), con el cual podrían interaccionar por un puente de hidrógeno y/o halógeno. También se obtuvieron los derivados 12-cloroescoulerina y 12-bromoescoulerina en función de la búsqueda de nuevas moléculas con las cuales estandarizar la posible interacción con los RD por puentes de halógenos mediante técnicas de simulación molecular. La comparación de las constantes de afinidad calculadas en los receptores hD₁ y hD2 para 12-cloroescoulerina y 12- bromoescoulerina no mostraron diferencia entre ellas que fueran atribuibles a la presencia de un puente de halógeno. El intento de obtener los nuevos derivados de 3MOD modificados en el C-10 y en el C-11 fracasó en su primer objetivo, pero condujeron a la obtención de una nueva molécula inesperada, 14-cloro-3-metoxi-10-nitro-5,6,7,8,9,14-hexahidrodibenz[d,g]acecina con un rendimiento de 87%, para lo cual se propuso un mecanismo novedoso.

In a framework aiming to discover new molecules with affinity for dopamine receptors, threedimensional model of the human D₁ and D₂ dopamine receptors (hD1 and hD2 respectively) were built as representatives of the D1-like and D2-like families, respectively. The structures of new molecules were proposed based on the structure of the hD1 antagonist 3- methoxydibenz[d,g]azecine (3MOD). The changes include halogenations at C-4 to maximize their affinity by a potential halogen bridge interaction, an aromatic group at C-10 or C-11 to increase the affinity by π-a interaction, and an electron withdrawing, hydrogen bonding acceptor group in C-10 to increase selectivity for the hD over the hD2 by selective interactions with nonconserved residues. The existence of the suggested halogen bonding interaction was evaluated by molecular simulation of the 3-haloboldine/hD,R system for which the affinity constants (K;) were known. The result show that the computational programs used read the presence of halogen but do not clarify if the increased affinity is due to halogen bonds or to increased hydrophobic interactions with the molecules. 4-Chloro3MOD and the 4-bromo3MOD were synthesized. Their Ki values at hD₁ and hD2 showed slightly enhanced affinity by hD₁, and in the case of 4-bromo3MOD the selectivity for the hD over the hD2 was increased ninefold. Docking experiments showd that these derivatives locates their C-4 halogen atom towards non-conserved residue (S(C)3.36) in these receptors with which they might interact via a hydrogen and/or a halogen bond. 12-chloroecoulerine and the 12-bromoescoulerine were also synthesized looking form molecules that might serve to standardize computational modeling of possible interactions with DR via halogen bond. Their calculated K; of 12-chloroecoulerine and the 12-bromoescoulerine showed no differences attributable to the presence of a halogen bond. Synthetic attempts of obtain the proposed the new C-10 or C-11 modified derivatives of 3MOD failed in their objective, but led to the formation of an unexpected new molecule, 14-chloro-3- methoxy-10-nitro-5,6,7,8,9,14-hexahydrodibenz[d.glazecina in 87% yield, for which a novel mechanism was proposed.