Cathepsin K (CatK) is a target for the treatment of osteoporosis, arthritis, and bone metastasis. Peptidomimetics with a cyanohydrazide warhead represent a new class of highly potent CatK inhibitors; however, their binding mechanism is unknown. We investigated two model cyanohydrazide inhibitors with differently positioned warheads: an azadipeptide nitrile Gü1303 and a 3-cyano-3-aza-β-amino acid Gü2602. Crystal structures of their covalent complexes were determined with mature CatK as well as a zymogen-like activation intermediate of CatK. Binding mode analysis, together with quantum chemical calculations, revealed that the extraordinary picomolar potency of Gü2602 is entropically favoured by its conformational flexibility at the nonprimed-primed subsites boundary. Furthermore, we demonstrated by live cell imaging that cyanohydrazides effectively target mature CatK in osteosarcoma cells. Cyanohydrazides also suppressed the maturation of CatK by inhibiting the autoactivation of the CatK zymogen. Our results provide structural insights for the rational design of cyanohydrazide inhibitors of CatK as potential drugs.

• MeSH
• hydraziny chemie   farmakologie   MeSH
• inhibitory proteas chemie   farmakologie   MeSH
• kathepsin K antagonisté a inhibitory   metabolismus   MeSH
• lidé MeSH
• molekulární modely MeSH
• molekulární struktura MeSH
• nádorové buňky kultivované MeSH
• nitrily chemie   farmakologie   MeSH
• vztah mezi dávkou a účinkem léčiva MeSH
• vztahy mezi strukturou a aktivitou MeSH
• Check Tag
• lidé MeSH
• Publikační typ
• časopisecké články MeSH

The cysteine protease cathepsin K is a target for the treatment of diseases associated with high bone turnover. Cathepsin K is mainly expressed in osteoclasts and responsible for the destruction of the proteinaceous components of the bone matrix. We designed various fluorescent activity-based probes (ABPs) and their precursors that bind to and inactivate cathepsin K. ABP 25 exhibited extraordinary potency (kinac/Ki = 35,300 M-1s-1) and selectivity for human cathepsin K. Crystal structures of cathepsin K in complex with ABP 25 and its nonfluorescent precursor 21 were determined to characterize the binding mode of this new type of acrylamide-based Michael acceptor with the particular orientation of the dibenzylamine moiety to the primed subsite region. The cyanine-5 containing probe 25 allowed for sensitive detection of cathepsin K, selective visualization in complex proteomes, and live cell imaging of a human osteosarcoma cell line, underlining its applicability in a pathophysiological environment.

• MeSH
• akrylamidy chemická syntéza   chemie   metabolismus   MeSH
• fluorescenční barviva chemická syntéza   chemie   metabolismus   MeSH
• fluorescenční mikroskopie MeSH
• inhibitory cysteinových proteinas chemická syntéza   chemie   metabolismus   MeSH
• katalytická doména MeSH
• kathepsin K antagonisté a inhibitory   chemie   metabolismus   MeSH
• konfokální mikroskopie MeSH
• lidé MeSH
• nádorové buněčné linie MeSH
• racionální návrh léčiv MeSH
• vazba proteinů MeSH
• Check Tag
• lidé MeSH
• Publikační typ
• časopisecké články MeSH
• práce podpořená grantem MeSH

In analogy to antiviral acyclic nucleoside phosphonates, a series of 5-amino-3-oxo-1,2,4-thiadiazol-3(2H)-ones bearing a 2-phosphonomethoxyethyl (PME) or 3-hydroxy-2-(phosphonomethoxy)propyl (HPMP) group at the position 2 of the heterocyclic moiety has been synthesized. Diisopropyl esters of PME- and HPMP-amines have been converted to the N-substituted ureas and then reacted with benzoyl, ethoxycarbonyl, and Fmoc isothiocyanates to give the corresponding thiobiurets, which were oxidatively cyclized to diisopropyl esters of 5-amino-3-oxo-2-PME- or 2-HPMP- 1,2,4-thiadiazol-3(2H)-ones. The phosphonate ester groups were cleaved with bromotrimethylsilane, yielding N5-protected phosphonic acids. The subsequent attempts to remove the protecting group from N5 under alkaline conditions resulted in the cleavage of the 1,2,4-thiadiazole ring. Similarly, compounds with a previously unprotected 5-amino-1,2,4-thiadiazolone base moiety were stable only in the form of phosphonate esters. The series of twenty-one newly prepared 1,2,4-thiadiazol-3(2H)-ones were explored as potential inhibitors of cysteine-dependent enzymes - human cathepsin K (CatK) and glycogen synthase kinase 3β (GSK-3β). Several compounds exhibited an inhibitory activity toward both enzymes in the low micromolar range. The inhibitory potency of some of them toward GSK-3β was similar to that of the thiadiazole GSK-3β inhibitor tideglusib, whereas others exhibited more favorable toxicity profile while retaining good inhibitory activity.

• MeSH
• buněčné linie MeSH
• inhibitory enzymů chemická syntéza   chemie   farmakologie   MeSH
• kathepsin K antagonisté a inhibitory   metabolismus   MeSH
• kinasa glykogensynthasy 3beta antagonisté a inhibitory   metabolismus   MeSH
• lidé MeSH
• molekulární struktura MeSH
• nukleosidy chemická syntéza   chemie   farmakologie   MeSH
• organofosfonáty chemická syntéza   chemie   farmakologie   MeSH
• proliferace buněk účinky léků   MeSH
• protinádorové látky chemická syntéza   chemie   farmakologie   MeSH
• screeningové testy protinádorových léčiv MeSH
• thiadiazoly chemická syntéza   chemie   farmakologie   MeSH
• viabilita buněk účinky léků   MeSH
• vztah mezi dávkou a účinkem léčiva MeSH
• vztahy mezi strukturou a aktivitou MeSH
• Check Tag
• lidé MeSH
• Publikační typ
• časopisecké články MeSH
• práce podpořená grantem MeSH

Parazitární onemocnění představují problém globálního významu s dopady na hospodářství a veřejné zdraví, zejména v rozvojových zemích. Cysteinové proteasy patří mezi klíčové molekuly produkované parazity. Jsou důležité pro homeostázu parazitů a jejich interakci s hostitelem: umožňují zejména pronikání do hostitelských buněk a tkání, migraci v tkáních, výživu parazitů a překonání imunitní obrany hostitele. To vše je činí atraktivním cílem pro vývoj nových chemoterapeutik či vakcín. Tento přehled shrnuje současné poznatky o cys‐ teinových proteasach parazitů a jejich roli v biologii parazitů a parazitárních onemocněních.

Parasitic diseases represent a problem of global importance with economic and public health impacts, especially in developing count‐ ries. Cysteine proteases belong among key molecules produced by parasites. They are important for parasite homeostasis and parasite‐ ‐host interactions: in particular, they play a role in penetration of host cells and tissues, migration through tissues, parasite nutrition, and evasion of host immune defenses. Therefore, cysteine proteases are attractive chemotherapeutic and vaccination targets. This review provides current knowledge on cysteine proteases of parasites and their role in parasite biology and parasitic diseases.

Cysteinové proteasy se zásadním způsobem účastní mnoha fyziologických a patologických procesů v těle člověka. Jejich dysregulace vede k rozvoji mnoha těžkých onemocnění, jako jsou např. ateroskleróza, osteoporóza, revmatoidní artritida, nealkoholická steatohepati-tida, neurodegenerativní a nádorová onemocnění. Vzhledem ke své roli by se cysteinové proteasy mohly stát atraktivním cílem, pro návrh nových typů léčiv. Tento přehledný článek se zaměřuje na cysteinové proteasy z klanů CA a CD a shrnuje současné poznatky o jejich roli v patologii člověka.

Cysteine proteases are critically involved in numerous physiological and pathological processes in the human body. Their deregulation is associated with severe pathologies, such as athersosclerosis, osteoporosis, rheumatoid arthritis, nonalcoholic steatohepatitis, neurode-generative and neoplastic diseases. Therefore, cysteine proteases are attractive target molecules for rational design of novel types of che-motherapeutics. This review provides current knowledge on cysteine proteases from clans CA and CD and their role in human pathology.

• MeSH
• Alzheimerova nemoc diagnóza   etiologie   farmakoterapie   MeSH
• ateroskleróza diagnóza   etiologie   farmakoterapie   MeSH
• cysteinové proteasy * chemie   klasifikace   škodlivé účinky   MeSH
• inhibitory cysteinových proteinas terapeutické užití   MeSH
• lidé MeSH
• nádory etiologie   MeSH
• nealkoholová steatóza jater diagnóza   etiologie   farmakoterapie   MeSH
• osteoporóza diagnóza   etiologie   farmakoterapie   MeSH
• revmatoidní artritida diagnóza   etiologie   farmakoterapie   MeSH
• rizikové faktory MeSH
• Check Tag
• lidé MeSH
• Publikační typ
• práce podpořená grantem MeSH
• přehledy MeSH