Discovery of novel 5-lipoxygenase activating protein (FLAP) inhibitors by virtual screening and pharmacological evaluation

Lökotrienler (LT'ler) araşidonik asitten (AA) oluşan ve enflamasyona bağlı solunum hastalıkları ve kardiyovasküler hastalıklarda önemli proenflamatuar metabolitlerdir. Hem 5-lipoksijenaz (5-LO) hem de 5-lipoksijenaz aktive edici protein (FLAP) hücresel aktivasyonla oluşan yanıta bağlı olarak gerçekleşen LT biyosentezinin ilk adımı için gereklidirler. 5-LO'nun tedaviye sunulan sadece bir inhibitörü (zileuton) varken FLAP inhibitörü etkili henüz piyasaya çıkan bir ilaç etken maddesi yoktur. Bu nedenle, bu hedeflere özgü yeni inhibitor bileşiklerin geliştirilmesine yönelik çalışmaların sayısı gün geçtikçe artmaktadır. Yeni ilaç adayı bileşiklerin geliştirilmesi için ligand protein etkileşimlerinin anlaşılması oldukça önemlidir. Bu çalışmada anti-lökotrien tedavisi için yeni ve farklı kimyasal iskelet taşıyan FLAP inhibitörlerinin bilgisayar destekli sanal tarama metotlarının bir arada kullanılması yoluyla keşfedilmesi amaçlanmıştır. Ligand-temelli ve yapı-temelli yaklaşımların bir arada kullanılmasıyla daha önce yayınlanmış FLAP inhibitörlerinin aktiviteleri, bu hedefin iyileştirilmiş kristal yapısına tahmini bağlanma modları ile ilişkilendirilmiştir. Moleküler modelleme yaklaşımlarının kullanılmasıyla elde edilen sonuçlar aracılığıyla bağlanma modlarından faydalanılarak oldukça değerli sonuçlara ulaşılmıştır. Geliştirilen moleküler model araştırma grubumuz tarafından sentezlenen potent hücresel LT biyosentez aktivitesine sahip bileşikler ile valide edilmiştir (en potent molekül olan BRP-92'nin IC50 değeri 0.05 mikroM). Elde edilen sonuçların değerlendirilmesiyle yeni kemotiplerin keşfi amacıyla sanal tarama çalışması gerçekleştirilmiştir (en potent bileşiklerin IC50 değerleri 0,20 - 0,91 mikroM aralığında). Bu çalışma sonuçları gelecekte yeni etkin anti-enflamatuar öncü bileşiklerin tasarlanmasına ve geliştirilmesine yardımcı olabilecektir.Leukotrienes (LTs) are proinflammatory metabolites of arachidonic acid (AA), which play significant roles in inflammation-related respiratory and cardiovascular diseases. 5-Lipoxygenase (5-LO) and 5-lipoxygenase-activating protein (FLAP) are both essential for the initial step of the LT biosynthesis in response to cellular activation. While there is only a single marketed inhibitor of 5-LO (zileuton) for the therapy of the patients, no FLAP inhibitor has reached the market yet. Hence, there is a growing number of studies aimed at developing novel inhibitors of both therapeutic targets. It is very important to better understand ligand protein interactions to develop novel drug candidates. The aim of this study is to discover novel and chemically diverse FLAP inhibitors by combination of computer-aided virtual screening methods for anti-leukotriene therapy. Ligand and structure-based approaches have been applied to explain the activities of previously known FLAP inhibitors in relation to their predicted binding modes against the refined crystal structure of FLAP. We derived valuable insights into the binding modes of the inhibitors by using the results obtained from molecular modeling approaches. We have validated the molecular model by synthesized compounds with potent cellular LT biosynthesis inhibitor activity in our research laboratory. (i.e. IC50 value of the most potent compound, BRP-92 is 0.05 microM), synthesized and tested by our group. By using this model, we have performed a virtual screening study and the biological evaluation of the obtained compounds from virtual screening resulted potent inhibition of FLAP-dependent cellular LT biosynthesis. (IC50 values of the most potent compounds in the range of 0.20 0.91 microM). This study may help to design and develop novel potential leads suitable for development of effective anti-inflammatory drugs