メラトニン受容体のマッピング テトラヒドロシクロペント[b]インドール、テトラヒドロカルバゾール、ヘキサヒドロシクロヘプト[b]インドール由来の5つのメラトニンアゴニストおよびアンタゴニスト

テトラヒドロシクロペンタ[b]インドール、テトラヒドロカルバゾール、およびヘキサヒドロシクロヘプト[b]インドールは、メラトニン受容体の結合部位の性質を調べるためにメラトニン類似体として調製されています。ニワトリの脳膜を使用した放射性リガンド結合アッセイで類似体の親和性を比較し、クローンアフリカツメガエル黒色素胞細胞でアゴニストおよびアンタゴニストの効力を測定しました。N-アシル-3-アミノ-6-メトキシテトラヒドロカルバゾール (2) と N-アシル-4-(アミノメチル)-6-メトキシ-9-メチルテトラヒドロカルバゾール (9) を比較すると、後者の方がニワトリの脳受容体に対してはるかに高い結合親和性を有することが示されました。N-アシル-1-(アミノメチル)-7-メトキシ-4-メチルテトラヒドロシクロペント[b]インドール (10)、6-メトキシテトラヒドロカルバゾール (9)、および N-アシル-10-(アミノメチル)-2-メトキシ-5-メチルヘキサヒドロシクロヘプタ[b]インドール (11) の比較により、テトラヒドロカルバゾールは、シクロヘプト[b]インドールと最も高い結合親和性を持ち、シクロペント[b]インドールはかなり低い親和性を持ちました。これらの観察はすべて、9m の X 線結晶構造とエネルギー最小化計算構造に示されているように、3-アミドエタン側鎖が 5-メトキシル基に近い立体構造となっている結合ポケットにおけるメラトニンの配向の仮定モデルと一致しています。これら 3 つの系のそれぞれからのメンバーのエナンチオマーの分離は、キラル HPLC によって達成されました。すべての場合において、(-)-鏡像異性体は (+)-鏡像異性体よりも高い結合親和性を有することが判明した。9a の 2 つのエナンチオマーの X 線結晶学的分析により、(+)-エナンチオマーが (R) 絶対立体化学を有することが示されました。円二色性の研究から決定されたコットン曲線の符号はすべての (+)-エナンチオマーで同じであったため、これらの中心での絶対立体化学は同一であると想定されます。アフリカツメガエルの黒色素胞アッセイでは、テトラヒドロカルバゾール 2 (R = H) は主に弱いアンタゴニストであり、R = OMe を持つものはアゴニストでした。テトラヒドロカルバゾール 9 (R = H) の生物学的挙動は R1 に依存し、一部はアゴニスト、一部はアンタゴニストですが、R = OMe のものは一般にアゴニストでした。タイプ 9 の化合物における R 基と R1 基の変化により、アゴニストとアンタゴニストの両方が生成されました。テトラヒドロシクロペンタインドール 10 は、9 の対応する類似体と同様の生物学的特性を持っていましたが、ヘキサヒドロシクロヘプタインドール 11 はアンタゴニストとなる傾向がはるかに強かったです。すべての場合において、(S)-鏡像異性体は、(R)-鏡像異性体よりも強力なアゴニストであることが判明した。

Tetrahydrocyclopent[b]indoles, tetrahydrocarbazoles, and hexahydrocyclohept[b]indoles have been prepared as melatonin analogues to investigate the nature of the binding site of the melatonin receptor. The affinity of analogues was compared in a radioligand binding assay using chicken brain membranes and agonist and antagonist potency measured in clonal Xenopus laevis melanophore cells. Comparison of the N-acyl-3-amino-6-methoxytetrahydrocarbazoles (2) with N-acyl-4-(aminomethyl)-6-methoxy-9-methyltetrahydrocarbazoles (9) showed that the latter have much higher binding affinities for the chicken brain receptor. Comparison of N-acyl-1-(aminomethyl)-7-methoxy-4-methyltetrahydrocyclopent[b]ind oles (10), 6-methoxytetrahydrocarbazoles (9), and N-acyl-10-(aminomethyl)-2-methoxy-5-methylhexahydrocyclohept[b]ind oles (11) showed that the tetrahydrocarbazoles had the highest binding affinity with the cyclohept[b]indoles and the cyclopent[b]indoles having rather lower affinities. All of these observations are in agreement with our postulated model of melatonin orientation at the binding pocket in which the 3-amidoethane side chain is in a conformation close to the 5-methoxyl group, as is shown in the X-ray crystallographic structure of 9m and in the energy-minimized computed structures. Separation of the enantiomers of members from each of these three systems was accomplished by chiral HPLC. It was found that in all cases the (-)-enantiomer had a higher binding affinity than the (+)-enantiomer. An X-ray crystallographic analysis of the two enantiomers of 9a showed that the (+)-enantiomer had the (R) absolute stereochemistry. Since the sign of the Cotton curves, determined from circular dichroism studies, was the same for all (+)-enantiomers, it is assumed that the absolute stereochemistry at these centers is identical. In the Xenopus melanophore assay, the tetrahydrocarbazoles 2 (R = H) were mainly weak antagonists, while those with R = OMe were agonists. The biological behavior of the tetrahydrocarbazoles 9 (R = H) depended on R1, some being agonists and some antagonists, whereas those with R = OMe were generally agonists. Variation of the R and R1 groups in compounds of type 9 produced both agonists and antagonists. The tetrahydrocylopentaindoles 10 had similar biological properties to the corresponding analogues of 9, but the hexahydrocycloheptaindoles 11 showed a much greater propensity to be antagonists. In all cases the (S)-enantiomers were found to be more potent agonists than the (R)-enantiomers.