Synthèse Et Activité Antituberculeuse De Nouveaux Benzo [b] thiophènes

Parmi Infectieux

maladies répandues, la tuberculose (TB) reste une maladie active et

problème de santé dans le monde entier. La tuberculose est la maladie transmissible la plus mortelle,

causée par l’émergence mondiale de multirésistante (MDR) et largement

souches de TB pharmacorésistantes (XDR), acquises, primaires et

souches croisées de mycobactérie TB (MTB). Malgré la disponibilité de la première ligne et de la deuxième ligne

régime de médicaments pour traiter la maladie, encore inacceptable la tuberculose continue

avoir une mortalité élevée et une menace pour la santé mondiale. Résistance à la première

médicaments antituberculeux ont été liés à des mutations spontanées chez

gènes.1 La probabilité de résistance

lorsque la rifampicine et l’isoniazide sont utilisés en combinaison,

en 1014, suffisamment faible pour empêcher la résistance pour

Selon l’OMS, les effets directs observés

stratégie thérapeutique (DOTS) est le moyen le plus efficace pour prévenir

émergence de la pharmacorésistance.3 Quant à ceux

avec le VIH, plusieurs autres facteurs interdépendants comme la pauvreté, la mobilité

des personnes des pays où la tuberculose est répandue, la longue et complexe

Le traitement antituberculeux et la mauvaise gestion des programmes de lutte antituberculeuse4 provoquent la résurgence de TB.Mycobacterium

bovis Bacillus Calmette Guerin (BCG), une souche atténuée

étroitement liée au MTB, 5 infections chez l’homme ont été rapportées il y a plusieurs siècles. Les infections à M. bovis sont réapparues et provoquent la tuberculose chez

humains, en raison de mutations au cours de la longue propagation in vitro de cette souche et, en particulier, ceux qui sont séropositifs.

En raison de l’apparition de la surveillance de la résistance aux médicaments, le

effets secondaires et les interactions médicamenteuses des agents présents, il y a encore

un besoin urgent de développer de nouveaux agents antituberculeux idéaux

faible toxicité et ceux qui sont actifs pour traiter contre MDR et XDR

les bactéries et les maladies latentes. Basé sur ces faits, les efforts

ont continué à découvrir de nouveaux et efficaces chimiothérapeutiques

agents pour le traitement de la tuberculose. Nous avons récemment rapporté l’antituberculeux

activité de plusieurs nouvelles molécules avec de bonnes concentrations inhibitrices minimales

(MICs), 6 − 11 qui nous a encouragés à synthétiser de nouveaux composés. Le fragment de benzo [b] thiophène est un échafaudage semblable à la drogue connu pour posséder

valeur médicinale potentielle dans les médicaments approuvés par la FDA tels que le raloxifène,

le sertaconazole, le zileuton et la benocyclidine. Par conséquent, en continuation

de notre programme sur la découverte de composés antituberculeux, divers

Les 1,3-dicétones, les flavones, les pyrazoles et les carboxamides ont été synthétisés

de l’acide benzo [b] thiophène carboxylique et démontré

activité inhibitrice contre MTB H37Ra et M. bovis BCG. La cytotoxicité des composés a également été

Dans un effort pour élucider le mécanisme possible en

dont les composés du titre peuvent induire une activité antituberculeuse, moléculaire

études d’amarrage ont été effectuées pour visualiser le mode de liaison de la

candidat-médicament au niveau moléculaire. En l’absence de ressources

pour effectuer les tests basés sur la cible expérimentalement, le

approche silico de l’amarrage moléculaire s’est avérée être très

outil important pour identifier les cibles pour différents ligands et

leurs interactions intermoléculaires thermodynamiques associées à la

enzyme cible régissant l’inhibition du pathogène. Moléculaire

des études d’amarrage dans le site actif de l’enzyme DprE1 (décaprénylphosphoryle – β -d-ribose-2 ′ -épimerase) ont révélé une liaison similaire

mode de ligand natif dans la structure cristalline aidant ainsi à

comprendre les interactions des protéines ligand &#x02013 et établir un

base structurelle pour l’inhibition du VTT.

séquences synthétiques de dérivés de benzo [b] thiophène

sont illustrés dans le schéma 1. On a fait réagir du 2-fluorobenzaldéhyde 1 disponible dans le commerce avec du 2-mercaptoacétate de méthyle 2 dans du N, N-diméthylformamide (DMF) sous

(K2CO3) conditions suivies par hydrolyse de base (LiOH)

fournissant l’acide benzo [b] thiophène-2-carboxylique 4. De plus, la réaction entre le composé 4 et

o-hydroxyacétophénones appropriées 5a – g dans la pyridine et POCl3 fournis

esters intermédiaires 6a – g. dans le

la prochaine étape, ces intermédiaires subit Baker – Venkataraman

réarrangement (BVR) sous ultrasonication, donnant le 1- (benzo [b] thiophén-2-yl) -3- (2-hydroxyphényl) propane-1,3-diones 7a – g.Schéma 1Synthèse du benzo [b] thiophène Dérivés La cyclisation intramoléculaire des 1,3-dicétones 7a et g a donné de nouveaux 2- (benzo [b] thiophén-2-yl) -4H-chromén-4-ones 8a & g02013; g avec de bons rendements. La formation des chromen-4-ones

a été accompli grâce à un protocole différent, PEG-400 comme un vert

solvant avec une approche non conventionnelle et irradiation par ultrasons

a été utilisé avec succès. De plus, la synthèse de 2- (5- (benzo [b] thiophén-2-yl) -1H-pyrazol-3-yl) phénols 9a – g se fait par une réaction de condensation

entre le 1- (benzo [b] thiophén-2-yl) -3- (2-hydroxyphényl) propane-1,3-diones 7a – g et hydrate d’hydrazine substitué dans l’éthanol

sous irradiation ultrasonore. En outre, la réaction de condensation entre

composé 4 et anilines 10a – i utilisant EDC · HCl et HOBt comme réactifs de couplage sous ultrasons

irradiation dans les 1 – 2 h ont permis carboxamides 11a – i. Les structures des composés étaient chimiquement

caractérisés par chromatographie sur couche mince (CCM), données spectroscopiques,

et les analyses élémentaires.Tous les 31 composés synthétisés ont été testés

pour leur activité anti-TB in vitro.9,12 Les résultats de l’écran primaire ont montré que quatre composés 7a, 7b, 7d et 7f en particulier

exposition > 92% d’activité inhibitrice contre le MTB H37Ra

et neuf composés 7a – d, 7f, 7g et 9b – d

> 97% contre la souche de M. bovis BCG (information à l’appui). Les composés 7a et # x02013; f, 8c et 8g ont

été sélectionné pour une évaluation plus poussée afin de

IC50 (information de support) et MIC90 (concentration minimale apportant 90% d’inhibition)

les valeurs présentées dans le tableau 1. Table 1 Activité intrituberculaire des composés 7a et # x02013; b, 7d, 7f, 8c et 8gLa 1,3-dicétone 7d sans substitution

semble fournir une forte activité contre le H37Ra MTB dormant (MIC = 2,05 μ g / mL). Les composés 7a et 7b ayant un substituant bromo ont montré une bonne activité contre les

ainsi que le VTT H37Ra dormant avec une valeur MIC de 2,87

et 2,63 μ g / mL, respectivement. Cependant, il a été observé que

les composés sont plus sensibles à M. bovis BCG

que MTB H37Ra, fournissant considérablement amélioré

activités biologiques contre ces mycobactéries. Les composés 7g, 8g, 8c, 7f, 7d et 7a présentaient une activité inhibitrice notable,

ayant des valeurs MIC de 0,56 – 1.90 μ g / mL contre

M. bovis BCG actif, et les composés 8g, 8c, 7g, 7a, 7d, 7b et 7c avec 0,60 – 1,37 μ g / ml

la gamme a montré une excellente activité contre M. bovis BCG dormant. Nous avons observé que les composés avec méthyle (7c, 7f et 8c) ou les deux groupes méthyle et chloro (7g et 8g) sont plus efficaces que les autres dérivés.

Fait important, la flavone 8g a montré une activité supérieure

contre les deux actifs (CMI = 0,56 μ g / mL) et dormants (CMI = 0,60

μ g / ml) M. bovis BCG. Dans d’autres produits dérivés,

la flavone 8c avec une valeur MIC de 0,62 et 0,61 μ g / mL

contre M. bovis BCG actif et dormant, respectivement,

et 1,3-dicétone 7g avec une CMI de 0,71 et 0,90 μ g / mL

contre M. bovis BCG actif et dormant, respectivement,

a également montré une excellente activité anti-TB. Composés avec de l’hydrogène

(7d), un groupe chloro (7b) et deux chloro

groupes (7e) ont montré une réduction significative de M.

bovis croissance du BCG. Remplacement du groupe chloro par le brome

groupe (7a) offre un avantage dans l’inhibition de la croissance de M. bovis BCG, ce qui entraîne une amélioration spectaculaire

L’activité du benzo [b] thiophène-2-carboxylique

des dérivés acides contre H37Ra multirésistant aux médicaments ont été déterminés

par un “ microdilution ” Essai sur plaque à 96 puits13,14. Sur chaque plaque de microtitration contenant une souche MDR MTB H37Ra, une série de dilution de RIF et d’INH a été incluse comme positive

composés de contrôle. Les résultats pour tous les composés 7a – f, 8c et 8g aux concentrations

de 30 – 0,001 μ g / mL (dilutions au tiers) ont été évaluées par

en utilisant un test de Xadmination XTT réduit (XRMA), 12 et les résultats sont présentés dans le tableau 1. Les résultats ont également été croisés

vérifié en effectuant une lecture spectrophotométrique finale du microtitrage

plaques à 600 nm. Les composés les plus actifs 7a – f, 8c et 8g étaient très actifs

contre M. tuberculosis multirésistante H37Ra

(Les CMI vont de 2,73 à 22,86 μ g / mL contre les actifs et dormants

étapes). Composé 7b ayant un bromo et un chloro

le substituant était très actif contre le H37Ra MTB multirésistant (MIC = 2,73 μ g / mL contre le stade dormant).

Dans la même expérience, l’activité des composés a été comparée

à ceux des composés cliniquement disponibles RIF et INH et ont été trouvés

être légèrement meilleur que celui du RIF et de l’INH.

composés 7a – f, 8c,

et 8g ont été testés pour déterminer leur MIC contre

mycobactéries dans les macrophages de l’hôte THP-1 (Tableau 1). Des études ex vivo contre le MTB ont révélé une forte activité antituberculeuse des dérivés de l’acide benzo [b] thiophène-2-carboxylique (7a – f, 8c et 8g). Parmi les dérivés, le 7b s’est révélé très efficace

et inhibé à la fois actif

mycobactéries dormantes avec CMI allant de 0,91 à 2,83 μ g / mL,

corroborant sa nature antimicrobienne. Cependant, l’activité n’est pas

aussi profond que celui du RIF et de l’INH. Le profil était similaire dans le test du modèle d’infection THP-1 ex vivo avec MDR H37Ra MDR (in vitro) avec des composés ayant le plus haut

efficacité pour inhiber le MTB. La cytotoxicité

est important de trouver des antibiotiques puissants et d’avoir un aperçu de

toxicité potentielle des molécules inhibitrices identifiées. La cytotoxicité

des agents anti-TB les plus puissants 7a – g, 8c et 8g a été évalué

un panel de trois lignées de cellules cancéreuses humaines HeLa (cervicale épithéliale humaine

cancer), Panc-1 (carcinome du pancréas) et THP-1 (leucémie monocytaire aiguë)

en utilisant un test de viabilité des cellules MTT modifié.15 − 17 Le cytotoxique

l’effet de ces composés a été vérifié pour déterminer l’inhibition de la croissance

(GI), GI50 (Informations à l’appui) et GI90, et le paclitaxel a été utilisé comme contrôle positif

(Tableau 2) .Tableau 2Cytotoxicité des composés 7a et # x02013; g, 8c et 8g Excepté 7a, 7b et 8c, tous les composés ont montré des valeurs GI90 > 30 μ g / ml dans la lignée cellulaire HeLa. Dans le cas

de la lignée cellulaire Panc-1, sauf 7b et 8c, tous

d’autres composés ont montré des valeurs GI90 > 30 μ g / mL.

Notamment, tous les composés ont montré des effets cytotoxiques GI90 > 30 μ g / mL

sur la lignée cellulaire THP-1. Dans l’ensemble, tous les composés testés avaient une faible cytotoxicité

effet sur ces trois lignées cellulaires humaines. Les rapports entre IC50 pour les lignées cellulaires cancéreuses humaines (cytotoxicité) et MIC (antimycobactérien)

activité) in vitro contre MTB H37Ra actif et dormant et M. bovis BCG18,19 ont permis la détermination de l’indice de sélectivité (SI) (information de support). Selon la susceptibilité aux médicaments

l’étude de la tuberculose, des composés qui présentaient des valeurs SI > 10 dans les trois

les lignées cellulaires étaient considérées comme non toxiques20.

détection simultanée des inhibiteurs de stade actifs et dormants contre

bacille tuberculeux, le protocole de dosage XRMA a été utilisé, qui suit un

principe similaire de l’hypoxie modèle de dormance.21 Lorsque l’on compare la toxicité présentée par ces puissants

antituberculeux 1,3-dicétones et flavones, un composé 8g présentait un indice de sélectivité comparativement plus élevé (SI > 30) à

état actif et dormant de la lignée cellulaire THP-1 de MTB H37Ra et de M. bovis BCG. Composés 7f (> 13) et 8g (> 35) contre actif et dormant

La lignée cellulaire HeLa de M. bovis BCG possède un

indice de sélectivité. Fait important, dérivé de 1,3-dicétone 8c possédait un indice de sélectivité plus favorable (SI > 20) contre

toutes les lignées cellulaires actives et dormantes de M. bovis BCG. En outre, le composé 7a (> 10) contre actif

et la lignée cellulaire Panc-1 dormante, les composés 7c et 7e (> 10) contre la lignée cellulaire Panc-1 dormante, et les composés 7g et 8c (> 22) contre les cellules actives et dormantes

L’état de la lignée cellulaire THP-1 présentait un meilleur indice de sélectivité pour M. bovis BCG. Ces résultats ont démontré que les composés 8c et 8g présentaient un potentiel contre MTB H37Ra et M. bovis BCG.Mycobactéries

peut induire la production de ROS (espèces réactives de l’oxygène) en activant

phagocytes.22 Bien que ceux-ci sont un important

partie de la défense de l’hôte contre les mycobactéries, génération améliorée de ROS

peut favoriser les lésions tissulaires et l’inflammation, ce qui peut contribuer

à l’immunosuppression, en particulier dans

Patients infectés par le VIH24.

l’activité antioxydante des composés antituberculeux a été évaluée

par DPPH (1,1-diphényl-2-picryl-hydrazil) méthode de piégeage des radicaux libres25,26 (Informations à l’appui). L’interaction

de tous les composés testés avec le radical libre stable DPPH indique

leur activité de piégeage des radicaux par EC50 (concentration efficace).

Ces résultats indiquent que l’activité antioxydante de la 1,3-dicétone

et les dérivés de flavone ne pouvaient pas simplement être attribués à leur antituberculeux

activité. La 1,3-dicétone 7f (CE50 = 20,00

μ g / mL) était le meilleur antioxydant de synthèse par rapport à la norme

médicament antioxydant BHT.Promising activités antituberculeuses démontrées

par des dérivés de l’acide benzo [b] thiophène-2-carboxylique

nous a motivés à effectuer des études d’amarrage moléculaire pour identifier un potentiel

cibler pour eux et ainsi obtenir un aperçu de la clé moléculaire

mécanismes d’exercer une activité inhibitrice contre MTB.Après balayage à travers les structures cristallines disponibles pour les cibles de mycobactéries dans la banque de données de protéines (PDB), nous

obtenu un assez bon accord entre antituberculeux expérimental

données et les résultats d’amarrage contre l’enzyme DprE1 (Figure ​ Figure 11). C’est une enzyme clé impliquée

dans la biosynthèse du décaprénylphosphoryl-d-arabinose (DPA),

qui est le seul donneur connu de résidus d-arabinofuranosyle

pour la synthèse de l’arabinogalactane, précurseur de base du mycobactérien

Par conséquent, DprE1 est également essentiel

pour la croissance cellulaire et la survie, ce qui en fait une cible potentielle pour

stratégie de conception de médicaments antimycobactériens. 29 − 32 L’étude d’amarrage moléculaire a été réalisée

en utilisant le protocole standard implémenté dans le GLIDE (Grid-based Ligand

Docking with Energetics) module de la modélisation moléculaire de Schrodinger

paquet (Schrodinger, LLC, New York, NY, 2015) .33,34Figure 1Overlay

du mode de liaison cristallographiquement observé du ligand natif

sur sa meilleure conformation amarrée. Afin de rationaliser les résultats antituberculeux observés

et pour mieux comprendre le schéma d’inhibition, les interactions

des dérivés de l’acide benzo [b] thiophène-2-carboxylique

avec la poche de liaison de mycobactérien (DprE1) ont été analysés et

représenté par des études d’amarrage moléculaire28. L’inspection visuelle des poses ancrées à l’énergie minimale a révélé que

ces dérivés s’adaptent parfaitement dans la poche de liaison, ce qui rend proche

contacts avec les résidus environnants. Leur score d’amarrage

varié de − 9,198 pour

l’analogue le plus actif 7a à − 6.995 pour le

moins actif 7e, tandis que le score d’amarrage pour le natif

le ligand s’est révélé être − 7.953. Cette tendance des scores d’amarrage

corroborée avec l’activité antituberculeuse observée où

les composés actifs ont montré des scores plus élevés, tandis que ceux avec relativement

faible inhibition ont également été prédites pour avoir un score d’amarrage inférieur.

Mesures quantitatives des scores d’amarrage avec énergie de liaison

et les interactions non covalentes observées pour ces dérivés sont résumées

dans le tableau S4 (informations à l’appui). Une analyse détaillée de l’interaction par résidu entre la protéine

et l’analogue le plus actif 7a seulement est élucidé dans

la section suivante par souci de brièveté à travers laquelle nous pouvons spéculer

en ce qui concerne les motifs de liaison dans la cavité.Le mode de liaison

de 7a est présenté sur la figure ​ Bien qu’il ait montré de multiples interactions

avec les résidus dans le site actif, cependant, pour la visibilité et

la clarté seule sélectionnée résidu d’interaction sont exposées. Une analyse

du complexe amarré a montré une affinité de liaison très forte (− 50.095

kcal / mol) avec le récepteur dans lequel la contribution du van der

Les interactions de Waals (− 45.951 kcal / mol) se sont avérées plus

que les interactions coulombiennes (− 4.144 kcal / mol). Le composé

a été trouvé pour être stabilisé dans le site actif à travers un vaste

chaîne d’interactions favorables de van der Waals observée avec Cys387 (− 3.463),

Asn385 (− 1,651), Phe369 (− 1,374), Lys367 (− 2,704),

Phe366 (− 1,268), Val365 (− 4,666), Leu363 (− 2,049),

Gln336 (− 1,763), Gln334 (− 1,44), Arg325 (− 10,823),

Asn324 (− 1,039), Phe320 (− 2,084), Leu317 (− 2,551),

Trp230 (− 1.012), His132 (− 3.631), Ile131 (− 1.393),

Gly117 (− 1,577), Pro116 (− 2,175) et Tyr60 (− 1,545).

Analyse des contacts polaires tels que électrostatique et pi – pi

interactions d’empilement affiché que 7a formé plusieurs

interactions fermées avec Lys418 (− 2.185), Tyr415 (− 1.565),

Arg413 (− 9,938), Lys367 (− 1,418), Lys134 (− 1,73),

Arg119 (− 1.872), Gly117 (− 1.463), Pro116 (− 1.49)

et les résidus Arg58 (− 1.037) de DprE1. Forte liaison de 7a avec le site actif de DprE1 est également contribué par sa position

dans l’interaction pi dans l’espace de Sa 132 et par le biais significative

interactions de liaison hydrogène avec Lys418 et Gly117. Bien que tous

dérivés de l’acide benzo [b] thiophène-2-carboxylique

observé pour montrer des modèles de liaison similaires, la présence de relativement

interactions non covalentes plus fortes en termes de van der Waals, électrostatique

et pi – pi interactions et le plus grand nombre de intermoléculaire

les liaisons hydrogène augmentent la liaison plus forte du composé 7a au site actif de DprE1.Figure 2Le mode de liaison le plus

composé actif 7a dans le site actif de DprE1.En résumé, notre travail

démontre les benzo [b] thiophènes comme une nouvelle famille de

inhibiteurs ayant des propriétés antimycobactériennes puissantes. Le plus prometteur

composés dans la présente série, 8c et 8g, ont montré une excellente activité et inhibé la croissance des deux actifs

et M. bovis BCG dormant avec MIC90 de

0,56 – 0,62 μ g / ml plage. Les études d’amarrage moléculaire de ces

dérivés de l’acide benzo [b] thiophène-2-carboxylique

montré une forte affinité de liaison vers le site actif de l’enzyme DprE1,

qui fournit une plate-forme solide pour le développement des molécules de plomb

pour cette série formant des agents antituberculeux puissants. Dans l’ensemble, notre modèle d’infection ex vivo indique qu’il y a

potentiel pour 7b pour le traitement de la tuberculose. Pendant ce temps,

diverses modifications structurelles sont actuellement étudiées

grâce à la synthèse itérative en conjugaison avec la modélisation informatique,

et les résultats seront donnés en temps voulu.