ハイスループットスクリーニングによるヒトウリジンシチジンキナーゼ2の小分子阻害剤の発見

哺乳類のde novoピリミジン合成における速度制限酵素であるジヒドルオロテートデヒドロゲナーゼ（dhodh）の臨床的に関連する阻害剤は、in vitroで強い抗ウイルスおよび抗癌活性を持っています。ただし、感染した細胞または急速に分裂する細胞による効率的なウリジンサルベージのため、in vivoは効果的ではありません。ピリミジンサルベージ酵素ウリジン - シチジンキナーゼ2（UCK2）は、その活性状態で四量体を形成する約29kDAタンパク質であり、ウリジンサルベージに必要です。この標的の薬理学的可能性にもかかわらず、ヒト酵素の医学的に扱いやすい阻害剤はこれまで報告されていません。したがって、UCK2活性のin vitroアッセイを確立し、小型化し、薬物のようなリードを生成するために、約40,000コンパウンドライブラリに対してハイスループットスクリーンを引き受けました。最も有望なヒットの抑制の構造、活動、およびモードについて説明します。特に、私たちのスクリーンは、DHODH阻害剤の存在下と非存在下で細胞のヌクレオシドサルベージを抑制することができた非競争的なUCK2阻害剤を生成しました。

Clinically relevant inhibitors of dihydroorotate dehydrogenase (DHODH), a rate-limiting enzyme in mammalian de novo pyrimidine synthesis, have strong antiviral and anticancer activity in vitro. However, they are ineffective in vivo due to efficient uridine salvage by infected or rapidly dividing cells. The pyrimidine salvage enzyme uridine-cytidine kinase 2 (UCK2), a ∼29 kDa protein that forms a tetramer in its active state, is necessary for uridine salvage. Notwithstanding the pharmacological potential of this target, no medicinally tractable inhibitors of the human enzyme have been reported to date. We therefore established and miniaturized an in vitro assay for UCK2 activity and undertook a high-throughput screen against a ∼40,000-compound library to generate drug-like leads. The structures, activities, and modes of inhibition of the most promising hits are described. Notably, our screen yielded non-competitive UCK2 inhibitors which were able to suppress nucleoside salvage in cells both in the presence and absence of DHODH inhibitors.