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“Pseudosubstrate Envelope”/Free Energy Perturbation-Guided Design and Mechanistic Investigations of Benzothiazole HIV Capsid Modulators with High Ligand Efficiency
Journal of Medicinal Chemistry ( IF 6.8 ) Pub Date : 2024-10-17 , DOI: 10.1021/acs.jmedchem.4c01544 Shujing Xu, Shuo Wang, Yang Zhou, Nicholas Foley, Lin Sun, Laura Walsham, Kai Tang, Dazhou Shi, Xiaoyu Shi, Zhijiao Zhang, Xiangyi Jiang, Shenghua Gao, Xinyong Liu, Christophe Pannecouque, David C. Goldstone, Alexej Dick, Peng Zhan
Journal of Medicinal Chemistry ( IF 6.8 ) Pub Date : 2024-10-17 , DOI: 10.1021/acs.jmedchem.4c01544 Shujing Xu, Shuo Wang, Yang Zhou, Nicholas Foley, Lin Sun, Laura Walsham, Kai Tang, Dazhou Shi, Xiaoyu Shi, Zhijiao Zhang, Xiangyi Jiang, Shenghua Gao, Xinyong Liu, Christophe Pannecouque, David C. Goldstone, Alexej Dick, Peng Zhan
Based on our proposed “pseudosubstrate envelope” concept, 25 benzothiazole-bearing HIV capsid protein (CA) modulators were designed and synthesized under the guidance of free energy perturbation technology. The most potent compound, IC-1k, exhibited an EC50 of 2.69 nM against HIV-1, being 393 times more potent than the positive control PF74. Notably, IC-1k emerged as the highest ligand efficiency (LE = 0.32) HIV CA modulator, surpassing that of the approved drug lenacapavir (LE = 0.21). Surface plasmon resonance assay and crystallographic analysis confirmed that IC-1k targeted HIV-1 CA within the chemical space of the “pseudosubstrate envelope”. Further mechanistic studies revealed a dual-stage inhibition profile: IC-1k disrupted early-stage capsid–host-factor interactions and promoted late-stage capsid misassembly. Preliminary pharmacokinetic evaluations demonstrated significantly improved metabolic stability in human liver microsomes for IC-1k (T1/2 = 91.3 min) compared to PF74 (T1/2 = 0.7 min), alongside a favorable safety profile. Overall, IC-1k presents a promising lead compound for further optimization.
中文翻译:
具有高配体效率的苯并噻唑 HIV 衣壳调节剂的“伪底物包络”/自由能扰动引导设计和机理研究
基于我们提出的“伪底物包膜”概念,在自由能扰动技术的指导下设计合成了 25 种含苯并噻唑的 HIV 衣壳蛋白 (CA) 调节剂。最有效的化合物 IC-1k 对 HIV-1 的 EC50 为 2.69 nM,是阳性对照 PF74 的 393 倍。值得注意的是,IC-1k 成为配体效率最高 (LE = 0.32) 的 HIV CA 调节剂,超过了已批准的药物 lenacapavir (LE = 0.21)。表面等离子体共振测定和晶体学分析证实,IC-1k 靶向 “伪底物包膜” 化学空间内的 HIV-1 CA。进一步的机制研究揭示了双阶段抑制特征: IC-1k 破坏了早期衣壳-宿主因子相互作用并促进了晚期衣壳错误组装。初步药代动力学评估表明,与 PF74 (T1/2 = 0.7 min) 相比,IC-1k (T1/2 = 91.3 min) 人肝微粒体的代谢稳定性显著改善,同时具有良好的安全性。总体而言,IC-1k 提供了一种有前途的先导化合物,可用于进一步优化。
更新日期:2024-10-17
中文翻译:
具有高配体效率的苯并噻唑 HIV 衣壳调节剂的“伪底物包络”/自由能扰动引导设计和机理研究
基于我们提出的“伪底物包膜”概念,在自由能扰动技术的指导下设计合成了 25 种含苯并噻唑的 HIV 衣壳蛋白 (CA) 调节剂。最有效的化合物 IC-1k 对 HIV-1 的 EC50 为 2.69 nM,是阳性对照 PF74 的 393 倍。值得注意的是,IC-1k 成为配体效率最高 (LE = 0.32) 的 HIV CA 调节剂,超过了已批准的药物 lenacapavir (LE = 0.21)。表面等离子体共振测定和晶体学分析证实,IC-1k 靶向 “伪底物包膜” 化学空间内的 HIV-1 CA。进一步的机制研究揭示了双阶段抑制特征: IC-1k 破坏了早期衣壳-宿主因子相互作用并促进了晚期衣壳错误组装。初步药代动力学评估表明,与 PF74 (T1/2 = 0.7 min) 相比,IC-1k (T1/2 = 91.3 min) 人肝微粒体的代谢稳定性显著改善,同时具有良好的安全性。总体而言,IC-1k 提供了一种有前途的先导化合物,可用于进一步优化。