Модулирование хемосенсорных рецепторов и связанных с ними лигандов

Модулирование хемосенсорных рецепторов и связанных с ними лигандов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Данная заявка устанавливает приоритет заявки США № 11/760592, озаглавленной "Modulation of Chemosensory Receptors and Ligands Associated Therewith", поданной 8 июня 2007; заявки США № 11/836074, озаглавленной "Modulation of Chemosensory Receptors and Ligands Associated Therewith", поданной 8 августа 2007; и заявки США № 61/027410, озаглавленной "Modulation of Chemosensory Receptors and Ligands Associated Therewith", поданной 8 февраля 2008. Содержание этих заявок включено полностью в качестве ссылок.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Вкусовая система обеспечивает сенсорную информацию о химическом составе внешнего мира. Трансдукция вкуса является одной из наиболее комплексных форм химически-инициированных ощущений у животных. Сигнализацию вкуса находят во всем животном царстве, начиная с простейших многоклеточных до наиболее сложных позвоночных. Считается, что ощущения, связанные со вкусом, включают отдельные сигнальные пути, медиированные рецепторами, например, метаботропическими или ионотропическими рецепторами. Клетки, которые экспрессируют рецепторы при обработке определенными химическими стимулами активируют вкусовое ощущение через деполяризацию с образованием потенциала действия, который, как полагают, инициирует чувство. Полагают, что это событие инициирует выделение нейтротрансмиттеров в синапсах вкусовых афферентных нейронов, тем самым, инициируя подачу сигнала вдоль нейронных путей, которые медиируют вкусовые ощущения.

Как таковые, вкусовые рецепторы специфически распознают молекулы, которые активируют определенные вкусовые ощущения. Эти молекулы также называют здесь «тестанты». Множество вкусовых рецепторов принадлежат к суперсемейству 7-трансмембранных рецепторов, которые также известны как рецепторы, сопряженные с G-белком (GPCR). Полагают, что другие вкусы медиируются канальными белками Рецепторы, сопряженные с G-белком, контролируют множество физиологических функций, таких как эндокринная функция, экзокринная функция, частота сердечных сокращений, липолиз, метаболизм углеводов и подача трансмембранных сигналов.

Например, семейство C рецепторов, сопряженных с G-белком (GPCR) человека включает восемь рецепторов метаботропического глутамата (mGlu(l-8)), два рецептора гетеродимерной гамма-аминомасляной кислоты(B) (GABA(B)), кальций-чувствительный рецептор (CaR), три вкусовых рецептора (T1R), рецептор смешанной L-альфа-аминокислоты (GPRC6A) и пять рецепторов-сирот. Семейство C GPCR характеризуется большим амино-концевым доменом, который связывает эндогенные ортостерические агонисты. Кроме того, были описаны аллостерические модуляторы, которые связываются с семью трансмембранными доменами рецепторов.

В общем, при связывании лиганда с GPCR, рецептор предположительно претерпевает конформационное изменение, ведущее к активации G-белка. G-белки состоят из трех подъединиц: гуанилнуклеотид-связывающей α-подъединицы, β-подъединицы и γ-подъедницы. G-белки циклируют между двумя формами, в зависимости от того, GDP или GTP привязан к α-подъединице. Если привязан GDP, G-белок существует в виде гетеротримера: Gαβγ комплекс. Если привязан GTP, α-подъедница отделяется от гетеротримера, что дает Gβγ комплекс. Если Gαβγ комплекс оперативно связывается с активированным рецептором, сопряженным с G-белком в мембране клетки, скорость обмена GTP на связанный GDP повышается, и скорость отделения связанной Gα подъединицы от Gαβγ комплекса возрастает. Свободная Gα подъединица и Gβγ комплекс, таким образом, способны передавать сигнал в расположенные ниже элементы множества путей сигнальной трансдукции. Эти события образуют основу для множества различных сигнальных явлений в клетках, включая, например, сигнальное явление, которое идентифицируется как нейрологические сенсорные ощущения, такие как вкус и/или запах.

Полагают, что млекопитающие различают пять основных вкусовых ощущений: сладкое, горькое, кислое, соленое и вкус белковых веществ (вкус глутамата натрия). Множественные физиологические исследования на животных показали, что клетки вкусовых рецепторов могут селективно реагировать на различные химические стимулы. У млекопитающих клетки вкусовых рецепторов собраны во вкусовых сосочках, которые распределены в различных бугорках эпителия языка. Окруженные бугорки, найденные в задней части языка, содержат от сотен до тысяч вкусовых сосочков. Наоборот, листовидные сосочки, расположенные на заднем боковом крае языка, содержат от дюжин до сотен вкусовых сосочков. Далее, грибовидные сосочки, расположенные в передней части языка, содержат только один или несколько вкусовых сосочков.

Каждый вкусовой сосочек, в зависимости от вида, содержит 50-150 клеток, включая клетки-предшественники, поддерживающие клетки и клетки вкусовых рецепторов. Клетки рецепторов иннервированы в основании афферентными нервными окончаниями, которые передают информацию во вкусовые центры коры головного мозга через синапсы в стволе мозга и таламусе. Объяснение механизмов подачи сигналов вкусовыми клетками и обработки информации важно для понимания функции, регулирования и восприятия вкусового ощущения.

Вкусовая система была выбрана в процессе эволюции так, чтобы определять питательные и полезные соединение, а также вредные или токсические вещества. Вне языка экспрессия Gα_gust также происходит в клетках желудка и поджелудочной железы, что позволяет предположить существование механизма ощущения вкуса в желудочно-кишечном (ЖК) тракте. Экспрессия вкусовых рецепторов также была найдена в выстилке желудка и кишечника, что позволяет предположить участие вкусовых рецепторов в молекулярном восприятии терапевтических объектов и токсинов.

Полные или частичные последовательности множественных человеческих и других эукариотических хемосенсорных рецепторов известны в настоящее время. В течение нескольких последних лет множество групп, включая заявителя Senomyx, Inc., описали идентификацию и клонирование генов двух семейств GPCR, которые вовлечены в моделирование вкуса, и получили экспериментальные результаты, относящиеся к пониманию биологии вкуса. Эти результаты показывают, что горький, сладкий и вкус белковых веществ, также называемый вкус белковых веществ, инициируется активацией двух типов специфических рецепторов, расположенных на поверхности клеток вкусовых рецепторов (TRC) на языке, т.е. T2R и T1R. В настоящее время полагают, что, по крайней мере, от 26 до 33 генов кодируют функциональные рецепторы (T2R) для веществ с горьким вкусом у человека и грызунов, соответственно.

По контрасту, существует только 3 T1R, T1R1, T1R2 и T1R3, которые вовлечены во вкус белковых веществ и сладкий вкус. Структурно, T1R и T2R рецепторы обладают отличительными признаками рецепторов, сопряженных с G-белком (GPCR), т.е. 7-трансмембранных доменов, имеющих на концах небольшие экстрацеллюлярные и интрацеллюлярные амино и карбоксильные окончания, соответственно.

T2Rs был клонирован из различных млекопитающих, включая крыс, мышей и человека. T2R включают новое семейство человеческих и крысиных рецепторов, сопряженных с G-белком, которые экспрессируются в подклассе клеток вкусовых рецепторов языка и небного эпителия. Эти вкусовые рецепторы организованы в кластерах во вкусовых клетках и генетически связаны с локусами, которые влияют на горький вкус. Тот факт, что T2R модулирует горький вкус, был продемонстрирован в клеточных анализах. Например, было показано, что mT2R-5, hT2R-4 и mT2R-8 активируются горькими молекулами в in vitro анализе густицидина, что дает экспериментальное подтверждение тому, что T2R действуют как рецепторы горького вкуса. См. также T2R, описанные в патенте США № 7105650.

Члены семейства T1R в общем включают T1R1, T1R2 и T1R3, например, rT1R3, mT1R3, hT1R3, rT1R2, mT1R2, hT1R2 и rT1R1, mT1R1 и hT1R1. Известно, что три члена гена T1R, T1R1, T1R2 и T1R3 образуют функциональные гетеродимеры, которые специфически распознают сладости и аминокислоты. Обычно полагают, что сочетание T1R2/T1R3 распознает природные и искусственные сладости, тогда как сочетание T1R1/T1R3 распознает несколько L-аминокислот и глутамат натрия (MSG), соответственно. Например, со-экспрессия T1R1 и T1R3 в рекомбинантных клетках хозяина дает гетеро-олигомерный вкусовой рецептор, который отвечает стимуляторам вкуса белковых веществ. Стимуляторы вкуса белковых веществ включают, глутамат натрия и другие молекулы, которые обладают «острым» вкусом. Наоборот, со-экспрессия T1R2 и T1R3 в рекомбинантных клетках хозяина дает гетеро-олигомерный рецептор сладкого вкуса, который реагирует на природные и искусственные сладости.

Существует необходимость в данной области техники в разработке различных путей идентификации соединений или других веществ, подходящих для модификации рецепторов и их лигандов, связанных с хемосенсорным или родственным хемосенсорному ощущением или реакцией. Кроме того, существует необходимость в соединениях или других веществах с такими характеристиками.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Данное изобретение основано, по крайней мере, частично, на открытии, что экстраклеточный домен, например, домен венериной мухоловки хемосенсорного рецептора, особенно одно или более взаимодействующих сайтов домена венериной мухоловки, является подходящей целью для соединений или других веществ для модулирования хемосенсорного рецептора и/или его лигандов. Следовательно, данное изобретение относится к способам скрининга для идентификации модификаторов хемосенсорных рецепторов и их лигандов, а также модификаторам, способным модулировать хемосенсорные рецепторы и их лиганды.

В одном варианте, в данном изобретении представлен способ скрининга варианта модификатора лиганда хемосенсорного рецептора. Способ включает определение того, подходит ли тестируемое вещество для взаимодействия с хемосенсорным рецептором через место взаимодействия в домене венериной мухоловки хемосенсорного рецептора.

В другом варианте, в данном изобретении представлен способ скрининга варианта модификатора лиганда хемосенсорного рецептора. Способ включает определение того, подходят ли тестируемое вещество для взаимодействия с хемосенсорным рецептором через первое место взаимодействия в домене венериной мухоловки хемосенсорного рецептора, где первое место взаимодействия идентифицируется в свете второго места взаимодействия, идентифицированного на основе взаимодействия между лигандом хемосенсорного рецептора и хемосенсорным рецептором.

В еще одном варианте, в данном изобретении представлен способ скрининга варианта модификатора хемосенсорного рецептора. Способ включает определение того, подходит ли тестируемое вещество для взаимодействия с хемосенсорным рецептором через место взаимодействия в домене венериной мухоловки хемосенсорного рецептора, где место взаимодействия включает взаимодействующий остаток, выбранный из группы, включающей N143, S144, I167, S40, S144, S165, Y103, D142, P277, K65, R383, D307, E302, D278, P185, T184, T326, E302, V384, A305, I325, I306, D307, E382, I279, I67, V66, V309, S303, T242, F103, Q328 и S168 T1R2 и их сочетание, где тестируемое вещество, подходящее для взаимодействия с местом взаимодействия хемосенсорного рецептора, является характерным кандидатом модификатора хемосенсорного рецептора.

В еще одном варианте, в данном изобретении представлен способ модулирования активности лиганда хемосенсорного рецептора. Способ включает контакт модификатора лиганда хемосенсорного рецептора с клетками, содержащими T1R2 домен венериной мухоловки в присутствии лиганда хемосенсорного рецептора, где модификатор лиганда хемосенсорного рецептора взаимодействует с местом взаимодействия хемосенсорного рецептора.

В еще одном варианте, в данном изобретении представлен модификатор лиганда хемосенсорного рецептора, где в присутствии лиганда хемосенсорного рецептора он взаимодействует с T1R2 доменом венериной мухоловки через, по крайней мере, три взаимодействующих остатка, выбранных из группы, включающей N143, S144, I167, S40, S144, S165, Y103, D142, P277, K65, R383, D307, E302, D278, P185, T184, T326, E302, V384, A305, I325, I306, E382, I279, I67, V66, V309, S303, T242, F103, Q328 и S168 T1R2.

В еще одном варианте, в данном изобретении представлен модификатор лиганда хемосенсорного рецептора, имеющий структуру формулы (I):

или его таутомер, соль, сольват и/или его сложный эфир, где:

G образует одинарную связь с либо D, либо E и двойную связь с другим D или E;

R¹ является водородом, алкилом, замещенным алкилом, арилом, замещенным арилом, арилалкилом, замещенным арилалкилом, ацилом, замещенным ацилом, гетероалкилом, замещенным гетероалкилом, гетероарилом, замещенным гетероарилом, гетероарилалкилом, замещенным гетероарилалкилом, -CN, -NO₂, -OR³, -S(O)_aR³, -NR³R⁴, -CONR³R⁴, -CO₂R³, -NR³CO₂R⁴, -NR³CONR⁴R⁵, -NR³CSNR⁴R⁵, -NR³C(=NH)NR⁴R⁵, -SO₂NR³R⁴, -NR⁴SO₂R³, -NR³SO₂NR⁴R⁵, -B(OR³)(OR⁴), -P(O)(OR³)(OR⁴) или -P(O)(R³)(OR⁴);

R² является водородом, алкилом, замещенным алкилом, арилом, замещенным арилом, арилалкилом, замещенным арилалкилом, ацилом, замещенным ацилом, гетероалкилом, замещенным гетероалкилом, гетероарилом, замещенным гетероарилом, гетероарилалкилом, замещенным гетероарилалкилом, -CN, -NO₂, -OR⁶, -S(O)_bR⁶, -NR⁶R⁷, -CONR⁶R⁷, -CO₂R⁶, -NR⁶CO₂R⁷, -NR⁶CONR⁷R⁸, -NR⁶CSNR⁷R⁸, -NR⁶C(=NH)NR⁷R⁸, -SO₂NR⁵R⁶, -NR⁵SO₂R⁶, -NR⁵SO₂NR⁶R⁷, -B(OR⁵)(OR⁶), -P(O)(OR⁵)(OR⁶) или -P(O)(R⁵)(OR⁶); или, альтернативно, R¹ и R², вместе с атомами, к которым они присоединены, образуют арильное, замещенное арильное, гетероарильное, замещенное гетероарильное, циклоалкильное, замещенное циклоалкильное, циклогетероалкильное и замещенное циклогетероалкильное кольцо, где кольцо необязательно конденсировано с другим арильным, замещенным арильным, гетероарильным, замещенным гетероарильным, циклоалкильным, замещенным циклоалкильным, циклогетероалкильным или замещенным циклогетероалкильным кольцом;

при условии, что R¹ и R² оба не являются водородом;

A является водородом, алкилом, замещенным алкилом, арилом, замещенным арилом, арилалкилом, замещенным арилалкилом, ацилом, замещенным ацилом, гетероалкилом, замещенным гетероалкилом, гетероарилом, замещенным гетероарилом, гетероарилалкилом, замещенным гетероарилалкилом, галогеном, -CN, -NO₂, -OR⁹, -S(O)_CR⁹, -NR⁹COR¹⁰, -NHOR⁹, -NR⁹R¹⁰, -NOR⁹, -CONR⁹R¹⁰, -CO₂R⁹, -NR⁹CO₂R¹⁰, -NR⁹CONR¹⁰R¹¹, -NR⁹CSNR¹⁰R¹¹, -NR⁹C(=NH)NR¹⁰R¹¹, -B(OR¹⁰)(OR¹¹), -P(O)(OR¹⁰)(OR¹¹) или -P(O)(R¹⁰)(OR¹¹);

B является -N- или -C(R¹²)-;

R¹² является водородом, алкилом, замещенным алкилом, арилом, замещенным арилом, арилалкилом, замещенным арилалкилом, ацилом, замещенным ацилом, гетероалкилом, замещенным гетероалкилом, гетероарилом, замещенным гетероарилом, гетероарилалкилом, замещенным гетероарилалкилом, -NR¹³R¹⁴, -CN, -OR¹³, -S(O)_dR¹³, -CO₂R¹³ или -CONR¹³R¹⁴;

G является -C- или -S(O)₂-;

при условии, что если G является -S(O)₂-, то G образует одинарную связь с E;

если связь между D и G является одинарной связью, то D является водородом, алкилом, замещенным алкилом, арилом, замещенным арилом, арилалкилом, замещенным арилалкилом, ацилом, замещенным ацилом, галогеном, гетероалкилом, замещенным гетероалкилом, гетероарилом, замещенным гетероарилом, гетероарилалкилом, замещенным гетероарилалкилом, -OR¹⁵, -NH-OR¹⁵, -S(O)_eR¹⁵, -NR¹⁵R¹⁶, -NH-NHR¹⁵, -CO₂R¹⁵ или -CONR¹⁵R¹⁶;

если G образует двойную связь с D, то D является =O, =S, =N-OR¹⁵ или =N-NHR¹⁵;

n равно 0 если G является -S(O)₂-, и n равно 1, если G является -C-;

E является -NR¹⁷-, -N- или -C(R¹⁸)-;

при условии, что E является -NR¹⁷- только если G формирует одинарную связь с E;

R¹⁷ является водородом, алкилом, замещенным алкилом, арилом, замещенным арилом, арилалкилом, замещенным арилалкилом, ацилом, замещенным ацилом, гетероалкилом, замещенным гетероалкилом, гетероарилом, замещенным гетероарилом, гетероарилалкилом, замещенным гетероарилалкилом или -CO₂R¹⁹;

R¹⁸ является водородом, алкилом, замещенным алкилом, арилом, замещенным арилом, арилалкилом, замещенным арилалкилом, ацилом, замещенным ацилом, гетероалкилом, замещенным гетероалкилом, гетероарилом, замещенным гетероарилом, гетероарилалкилом, замещенным гетероарилалкилом, -NR²⁰R²¹, -CN, -OR²⁰, -S(O)_fR²⁰, -CO₂R²⁰ или -CONR²⁰R²¹;

a, b, c, d, e и f независимо равны 0, 1 или 2; и

R³, R⁴, R⁵, R⁶, R⁷, R⁸, R⁹, R¹⁰, R¹¹, R¹³, R¹⁴, R¹⁵, R¹⁶, R¹⁸, R²⁰ и R²¹ независимо являются водородом, алкилом, замещенным алкилом, арилом, замещенным арилом, арилалкилом, замещенным арилалкилом, ацилом, замещенным ацилом, гетероалкилом, замещенным гетероалкилом, гетероарилом, замещенным гетероарилом, гетероарилалкилом или замещенным гетероарилалкилом; или альтернативно, R³ и R⁴, R⁴ и R⁵, R⁶ и R⁷, R⁷ и R⁸, R⁹ и R¹⁰, R¹⁰ и R¹¹, R¹³ и R¹⁴, R¹⁵ и R¹⁶, или R²⁰ и R²¹, вместе с атомами, к которым они присоединены, образуют циклогетероалкильное или замещенное циклогетероалкильное кольцо.

В одном варианте формулы (I), соединение в соответствии с данным изобретением имеет структурную формулу (II):

где:

Y образует одинарную связь либо с W либо с Z, и двойную связь с другим из W или Z;

W является -C(R²⁴)-, -S-, -N-, -N(R²⁵)- или -O-;

Y является -C(R²⁶)- или -N-;

Z является -C(R²⁷)-, -S-, -N-, -N(R²⁸)- или -O-;

R²⁴ является водородом, алкилом, замещенным алкилом, арилом, замещенным арилом, арилалкилом, замещенным арилалкилом, ацилом, замещенным ацилом, гетероалкилом, замещенным гетероалкилом, гетероарилом, замещенным гетероарилом, гетероарилалкилом, замещенным гетероарилалкилом, -CN, -NO₂, -OR²⁹, -S(O)_gR²⁹, -NR²⁹R³⁰, -CONR²⁹R³⁰, -CO₂R²⁹, -SO₂NR²⁹R³⁰, -NR²⁹SO₂R³⁰, -B(OR²⁹)(OR³⁰), -P(O)(OR²⁹)(OR³⁰) или -P(O)(R²⁹)(OR³⁰);

R²⁶ является водородом, алкилом, замещенным алкилом, арилом, замещенным арилом, арилалкилом, замещенным арилалкилом, ацилом, замещенным ацилом, гетероалкилом, замещенным гетероалкилом, гетероарилом, замещенным гетероарилом, гетероарилалкилом, замещенным гетероарилалкилом, галогеном, -CN, -NO₂, -OR³¹, -S(O)_hR³¹, -OCOR³¹, -NR³¹R³², -CONR³¹R³², -CO₂R³¹, -SO₂NR³¹R³², -NR³¹SO₂R³², -B(OR³¹)(OR³²), -P(O)(OR³¹)(OR³²) или -P(O)(R³¹)(OR³²);

R²⁷ является водородом, алкилом, замещенным алкилом, арилом, замещенным арилом, арилалкилом, замещенным арилалкилом, ацилом, замещенным ацилом, гетероалкилом, замещенным гетероалкилом, гетероарилом, замещенным гетероарилом, гетероарилалкилом, замещенным гетероарилалкилом, галогеном, -CN, -NO₂, -OR³³, -S(O)_iR³³, -OCOR³³, -NR³³R³⁴, -CONR³³R³⁴, -COR³³, -CO₂R³³, -SO₂NR³³R³⁴, -NR³³SO₂R³⁴, -B(OR³³)(OR³⁴), -P(O)(OR³³)(OR³⁴) или -P(O)(R³³)(OR³⁴) или альтернативно, R²⁴ и R²⁶ или R²⁶ и R²⁷ вместе с атомами, к которым они присоединены, образуют циклоалкильное, замещенное циклоалкильное, циклогетероалкильное или замещенное циклогетероалкильное кольцо;

g, h и i независимо равны 0 или 1;

R²⁵ и R²⁸ независимо являются водородом, алкилом, замещенным алкилом, арилом, замещенным арилом, арилалкилом, замещенным арилалкилом, ацилом, замещенным ацилом, гетероалкилом, замещенным гетероалкилом, гетероарилом, замещенным гетероарилом, гетероарилалкилом или замещенным гетероарилалкилом; и

R²⁹, R³⁰, R³¹, R³², R³³ и R³⁴ независимо являются водородом, алкилом, замещенным алкилом, арилом, замещенным арилом, арилалкилом, замещенным арилалкилом, ацилом, замещенным ацилом, гетероалкилом, замещенным гетероалкилом, гетероарилом, замещенным гетероарилом, гетероарилалкилом или замещенным гетероарилалкилом; или альтернативно, R²⁹ и R³⁰, R³¹ и R³² или R³³ и R³⁴, вместе с атомами, к которым они присоединены, образуют циклогетероалкильное или замещенное циклогетероалкильное кольцо; и

при следующих условиях:

(a) если W является -O- или -S- или -NR²⁵, тогда Z является -C(R²⁷) или -N-; и

(b) если Z является -O- или -S- или -NR²⁸, тогда W является -C(R²⁴) или -N-.

В одном варианте формулы (I), соединение в соответствии с данным изобретением имеет структурную формулу (III):

где:

H является -C(R³⁵)- или -N-;

I является -C(R³⁶) или -N-;

J является -C(R³⁷)- или -N-;

K является -C(R³⁸)- или -N-;

R³⁵ является водородом, алкилом, замещенным алкилом, арилом, замещенным арилом, арилалкилом, замещенным арилалкилом, ацилом, замещенным ацилом, галогеном, гетероалкилом, замещенным гетероалкилом, гетероарилом, замещенным гетероарилом, гетероарилалкилом, замещенным гетероарилалкилом, -CN, -NO₂, -OR³⁹, -S(O)_jR³⁹, -OCOR³⁹, -NR³⁹R⁴⁰, -CONR³⁹R⁴⁰, -CO₂R³⁹, -SO₂NR³⁹R⁴⁰, -NR³⁹SO₂R⁴⁰, -B(OR³⁹)(OR⁴⁰), -P(O)(OR³⁹)(OR⁴⁰) или -P(O)(R³⁹)(OR⁴⁰);

R³⁶ является водородом, алкилом, замещенным алкилом, арилом, замещенным арилом, арилалкилом, замещенным арилалкилом, ацилом, замещенным ацилом, галогеном, гетероалкилом, замещенным гетероалкилом, гетероарилом, замещенным гетероарилом, гетероарилалкилом, замещенным гетероарилалкилом, -CN, -NO₂, -OR⁴¹, -S(O)_kR⁴¹, -OCOR⁴¹, -NR⁴¹R⁴², -CONR⁴¹R⁴², -CO₂R⁴¹, -SO₂NR⁴¹R⁴², -NR⁴¹SO₂R⁴², -B(OR⁴¹)(OR⁴²), -P(O)(OR⁴¹)(OR⁴²) или -P(O)(R⁴¹)(OR⁴²);

R³⁷ является водородом, алкилом, замещенным алкилом, арилом, замещенным арилом, арилалкилом, замещенным арилалкилом, ацилом, замещенным ацилом, галогеном, гетероалкилом, замещенным гетероалкилом, гетероарилом, замещенным гетероарилом, гетероарилалкилом, замещенным гетероарилалкилом ,-CN, -NO₂, -OR⁴³, -S(O)_lR⁴³, -OCOR⁴³, -NR⁴³R⁴⁴, -CONR⁴³R⁴⁴, -CO₂R⁴³, -SO₂NR⁴³R⁴⁴, -NR⁴³SO₂R⁴⁴, -B(OR⁴³)(OR⁴⁴), -P(O)(OR⁴³)(OR⁴⁴) или -P(O)(R⁴³)(OR⁴⁴);

R³⁸ является водородом, алкилом, замещенным алкилом, арилом, замещенным арилом, арилалкилом, замещенным арилалкилом, ацилом, замещенным ацилом, галогеном, гетероалкилом, замещенным гетероалкилом, гетероарилом, замещенным гетероарилом, гетероарилалкилом, замещенным гетероарилалкилом, -CN, -NO₂, -OR⁴⁵, -S(O)_mR⁴⁵, -OCOR⁴⁵, -NR⁴⁵R⁴⁶, -CONR⁴⁵R⁴⁶, -COR⁴⁵, -CO₂R⁴⁵, -SO₂NR⁴⁵R⁴⁶, -NR⁴⁵SO₂R⁴⁶, -B(OR⁴⁵)(OR⁴⁶), -P(O)(OR⁴⁵)(OR⁴⁶) или -P(O)(R⁴⁵)(OR⁴⁶); или альтернативно R³⁶ и R³⁷ или R³⁷ и R³⁸, вместе с атомами, к которым они присоединены, образуют циклоалкильное, замещенное циклоалкильное, циклогетероалкильное или замещенное циклогетероалкильное кольцо;

j, k, l и m независимо равны 0, 1 или 2; и

R³⁹, R⁴⁰, R⁴¹, R⁴², R⁴³, R⁴⁴, R⁴⁵ и R⁴⁶ независимо являются водородом, алкилом, замещенным алкилом, арилом, замещенным арилом, арилалкилом, замещенным арилалкилом, ацилом, замещенным ацилом, гетероалкилом, замещенным гетероалкилом, гетероарилом, замещенным гетероарилом, гетероарилалкилом или замещенным гетероарилалкилом или альтернативно R³⁹ и R⁴⁰, R⁴¹ и R⁴², R⁴³ и R⁴⁴ или R⁴⁵ и R⁴⁶ вместе с атомами, к которым они присоединены, образуют циклогетероалкильное или замещенное циклогетероалкильное кольцо;

при условии, что, не более двух из H, I, J и K являются -N-.

В одном варианте, в данном изобретении представлена принимаемая внутрь композиция, содержащая модификатор лиганда хемосенсорного рецептора, где в присутствии лиганда хемосенсорного рецептора он взаимодействует с T1R2 доменом венериной мухоловки через, по крайней мере, три взаимодействующих остатка, выбранных из группы, включающей N143, S144, I167, S40, S144, S165, Y103, D142, P277, K65, R383, D307, E302, D278, P185, T184, T326, E302, V384, A305, I325, I306, E382, I279, I67, V66, V309, S303, T242, F103, Q328 и S168 человеческого T1R2. В одном варианте, модификатором лиганда хемосенсорного рецептора является соединение, имеющее структурную формулу (I), (II) или (III), или его таутомер, соль, сольват и/или сложный эфир. В другом варианте, принимаемая внутрь композиция также содержит один или более подсластителей.

В одном варианте, в данном изобретении представлен способ улучшения сладкого вкуса принимаемой вовнутрь композиции, включающий взаимодействие принимаемой вовнутрь композиции или ее предшественников с модификатором лиганда хемосенсорного рецептора с получением модифицированной принимаемой вовнутрь композиции. в одном варианте, модификатором лиганда хемосенсорного рецептора является соединение, имеющее структурную формулу (I), (II) или (III), или его таутомер, соль, сольват и/или сложный эфир.

В одном варианте, в данном изобретении представлен способ лечения состояния, связанного с хемосенсорным рецептором, включающий введение пациенту, нуждающемуся в таком лечении, эффективного количества вещества, выбранного из группы, включающей модификатор хемосенсорного рецептора, модификатор лиганда хемосенсорного рецептора или их сочетание, где вещество взаимодействует с местом взаимодействия хемосенсорного рецептора. В одном варианте, модификатором лиганда хемосенсорного рецептора является соединение, имеющее структурную формулу (I), (II) или (III), или его таутомер, соль, сольват и/или сложный эфир.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР

На фигуре 1 изображены примерные полиморфные варианты человеческого T1R1.

На фигуре 2 изображены примерные полиморфные варианты человеческого T1R2.

На фигуре 3 показаны дендрограммы расположения последовательностей T1R1.

На фигуре 4 показаны дендрограммы расположения последовательностей T1R2.

На фигуре 5 показаны примеры взаимодействующего пространства для сукралозы и одного из соединений в соответствии с данным изобретением. Белок представлен как ленточная диаграмма.

На фигуре 6 показаны примеры взаимодействующего пространства и остатки для сукралозы и одного из соединений в соответствии с данным изобретением. Белок представлен как ленточная диаграмма.

На фигуре 7 показаны примеры взаимодействующего пространства и остатки, связанных с шарниром для сукралозы и одного из соединений в соответствии с данным изобретением.

На фигуре 8 показаны примеры частичных взаимодействующих поверхностей и взаимодействующих остатков, близких к шарниру для сахарозы и сукралозы.

На фигуре 9 показаны примеры взаимодействующего пространства и остатков, связанных с долями для сукралозы и одного из соединений в соответствии с данным изобретением.

На фигуре 10 показаны примеры взаимодействующего пространства и остатков, связанных с местом взаимодействия для сукралозы и одного из соединений в соответствии с данным изобретением.

На фигуре 11 показаны примеры результатов для исследований картирования генов с применением человеческо-крысиных химерных рецепторов.

На фигуре 12 показаны результаты примерных результатов мутагенеза.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Перед подробным описание изобретения даны следующие определения.

Термин "T1R" семейство включает полиморфные варианты, аллели, мутанты и гомологи, которые: (1) имеют около 30-40% идентичной последовательности аминокислот, более конкретно, около 40, 50, 60, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 96, 97, 98 или 99% идентичной последовательности аминокислоты к T1R, известным или описанным, например, в заявках на патент США № 10/179373, поданной 26 июня 2002, № 09/799629, поданной 5 апреля 2001 и № 10/035045, поданной 3 января 2002, в промежутке около 25 аминокислот, оптимально, 50-100 аминокислот; (2) специфически связаны с антителами, выработанными против иммуногена, содержащего последовательность аминокислот, выбранную из группы, включающей последовательности T1R, описанные ниже, и их консервативно модифицированные варианты; (3) специфически гибридизируются (с размером, по крайней мере, около 100, необязательно, по крайней мере, около 500-1000 нуклеотидов) в условиях ограничивающей гибридизации до последовательности, выбранной из группы, включающей последовательности ДНК T1R, описанные ниже, и их консервативно модифицированные варианты; (4) включают последовательность, по крайней мере, на около 40% идентичную к группе, включающей последовательность аминокислот T1R, описанную ниже или (5) амплифицированы праймерами, которые специфически гибридизируются в условиях ограниченной гибридизации до описанных последовательностей T1R.

В частности, эти "T1R" включают вкусовые рецепторы GPCR, обозначенные как hT1R1, hT1R2, hT1R3, rT1R1, rT1R2, rT1R3, mT1R1, mT1R2 и mT1R3, имеющие последовательности нуклеиновых кислот и последовательности аминокислот, известные или описанные, например, в заявках на патент США № 10/179373, поданной 26 июня 2002, № 09/799629, поданной 5 апреля 2001 и № 10/035045, поданной 3 января 2002, и их варианты, аллели, мутанты, ортологи и химеры, которые специфически связываются и/или реагируют на сладкие, белковые вещества и любые другие родственные хемосенсорным лиганды, включая активаторы, ингибиторы и улучшители. Также T1R включают вкусовые рецепторы GPCR, экспрессирующиеся у человека или других млекопитающих, например, клетки, связанные со вкусом и/или частью желудочно-кишечной системы, включающей, без ограничений, пищевод, желудок, кишечник (тонкий и толстый), прямую кишку, печень, желчные протоки, поджелудочную железу, желчный пузырь и т.д. Также T1R полипептиды включают химерные последовательности, полученные из частей конкретного полипептида T1R, такого как T1R1, T1R2 или T1R3 различных видов, или объединением частей различных T1R, где такие химерные T1R последовательности объединены с получением функционального рецептора сладкого вкуса или вкуса белковых веществ. Например, химерные T1R могут содержать внеклеточную область T1R, т.е. T1R1 или T1R2, и трансмембранную область другого T1R, либо T1R1 или T1R2.

Топологически, определенные хемосенсорные GPCR имеют "N-концевой домен"; "внеклеточные домены", "трансмембранный домен", содержащий семь трансмембранных областей, и соответствующие цитоплазматические и внеклеточные петли, "цитоплазматические области" и "C-концевую область" (см., например, Hoon et al., Cell 96:541-51 (1999); Bucket et al., Cell 65: 175-87 (1991)). Эти области могут быть структурно идентифицированы с применением методов, известных специалисту в данной области техники, таких как программы анализа последовательности, которые идентифицируют гидрофобные и гидрофильные домены (см., например, Stryer, Biochemistry, (3rd ed. 1988); см. также множество существующих в Интернете программ анализа последовательностей, таких как находятся на dot.imgen.bcm.tmc.edu). Эти области применяют для получения химерных белков и для in vitro исследований в соответствии с данным изобретением, например, анализа связывания лигандов.

"Внеклеточные домены" относятся к доменам хемосенсорных рецепторов, например, T1R полипептидов, которые выделяются из клеточной мембраны и обрабатываются на внеклеточной поверхности клетки. Такие области включают "N-концевой домен" который обрабатывается на внеклеточных поверхностях клетки, а также внеклеточные петли трансмембранного домена, которые обрабатываются на внеклеточной поверхности клетки, т.е. внеклеточные петли между трансмембранными областями 2 и 3, трансмембранными областями 4 и 5, и трансмембранными областями 6 и 7. "N-концевой домен" начинается с N-окончания и длится до области, близкой к началу трансмембранной области. Такие внеклеточные области применяют для in vitro анализов связывания лигандов, в растворимой и твердой фазе. Кроме того, трансмембранные области, описанные ниже, также могут быть вовлечены в связывание лигандов, либо в сочетании с внеклеточными областями, либо отдельно, и поэтому также применяются в in vitro анализах связывания лигандов.

"Трансмембранный домен", который включает семь трансмембранных "областей", относится к доменам хемосенсорных рецепторов, например, T1R полипептидов, которые лежат в мембране плазмы, и могут также включать соответствующие цитоплазматические (внутриклеточные) и внеклеточные петли, также называемые трансмембранными "областями." Семь трансмембранных областей и внеклеточные и цитоплазматические петли могут быть идентифицированы стандартными методами, описанными у Kyte et al., J. Mol. Biol. 157:105-32 (1982)), или у Stryer, выше.

"Цитоплазматические домены" относятся к доменам хемосенсорных рецепторов, например, T1R белкам, которые обращены к внутренней стороне клетки, например, "C-концевой домен" и внутриклеточным петлям трансмембранного домена, например, внутриклеточные петли между трансмембранными областями 1 и 2, трансмембранными областями 3 и 4, и трансмембранными областями 5 и 6. "C-концевые домены" относятся к области, которая простирается от конца последней трансмембранной области до C-окончания белка, и которая обычно расположена в цитоплазме.

Термин "7-трансмембранный рецептор" означает полипептид, принадлежащий к надсемейству трансмембранных белков, которые имеют семь областей, которые охватывают мембрану плазмы семь раз (таким образом, семь областей называются "трансмембранными" или "TM" доменами TM I - TM VII).

Фраза "функциональное действие" или "активность" в контексте описанных анализов для тестируемых соединений, которые модулируют хемосенсорный рецептор, например, улучшают трансдукцию сигнала, медиированного членом семейства T1R, такие как функциональное действие или активность сладкого рецептора или рецептора белковых веществ, включают определение любого параметра, который косвенно или прямо находится под влиянием конкретного хемосенсорного рецептора, например, функционального, физического или химического действий. Они включают, без ограничений, связывание лигандов, изменения ионного потока, мембранный потенциал, ток, транскрипцию, связывание G-белка, фосфорилирование или дефосфорилирование GPCR, трансдукцию сигнала, взаимодействия рецептор-лиганд, концентрации второго мессенджера (например, cAMP, cGMP, IP3 или внутриклеточного Ca²⁺), in vitro, in vivo и ex vivo, а также включают другие физиологические эффекты, которые повышают или понижают выделение нейротрансмиттера или гормона.

Термин "определение функционального действия" или "активности" рецептора означает исследования соединения, которое повышает или понижает параметр, который косвенно или прямо попадает под влияние хемосенсорного рецептора, например, функциональные, физические или химические эффекты. Такие функциональные эффекты могут быть измерены любыми средствами, известными специалистам в данной области техники, например, изменениями спектроскопических характеристик (например, флуоресценции, абсорбции, коэффициента преломления), гидродинамических (например, формы), хроматографических или свойств растворимости, фиксации потенциала, потенциалочувствительных красителей, цельноклеточных токов, радиоизотопного оттока, индуцируемых маркеров, хемосенсорных рецепторов ооцитов, например, экспрессии T1R гена; хемосенсорного рецептора клеток культуры ткани, например, экспрессии T1R; транскрипционной активацией хемосенсорного рецептора, например, T1R генов; анализами связывания лиганда; изменениями напряжения, мембранного потенциала и проводимости; анализами ионного потока; изменениями во внутриклеточных вторичных мессенджерах, таких как cAMP, cGMP, и трифосфата инозита (IP3); изменениями во внутриклеточных уровнях кальция; выделением нейротрансмиттера и подобными.

"Ингибиторы", "активаторы" и "модификаторы" хемосенсорнго рецептора, например, T1R белков, применяют взаимозаменяемо для обозначения ингибирующих, активирующих или модулирующих молекул, идентифицированных с применением in vitro и in vivo анализов трансдукции хемосенсорного сигнала, например, лигандов, агонистов, антагонистов и их гомологов и миметиков. Ингибиторы включают соединения, которые, например, связываются с, частично или полностью блокируют стимулирование, снижают, предотвра