Das Modell AcEl

Der einen Donor im Rezeptor begünstigende violett dargestellten Feldbereich in Verlänge-rung der 5-Cyanosubstitution der Liganden findet kein Gegenstück im Rezeptor. Im Gegenteil:

Hier ist als Seitenkette diejenige des Asp225 in der Nähe, die in ihrer deprotonierten Form als Akzeptor einzuordnen wäre. Das zweite violoettfarbene positive Akzeptorfeld im Bereich der lö-sungsmittelzugewandten Region nahe Asn87, His165 und Lys166 (links in Abb. 4.17) liegt zwar nicht direkt über dem Stickstoff von Lys166, wegen der hohen Beweglichkeit der Seitenkette ist jedoch eine Interaktion denkbar.

Die cyanfarbenen postiven Donorfelder nahe der 6-Aminosubstitution des Thienopyridins sind von der Seite des Liganden her betrachtet einsichtig. Bei Projektion in die Bindeta-sche hingegen sind sie nicht mit den Gegebenheiten im Rezeptor vereinbar. In den betref-fenden Bereichen wird ein Akzeptor seitens des Rezeptors erwartet. Der eine Teil dieses Feldes liegt genau beim Stickstoff des Lys108, der bei Vorliegen von Modus B als Donor mit der 5-Cyanosubstitution des Liganden einen Kontakt ausbilden sollte. Wie bereits bei der Beschrei-bung des Modus B diskutiert, befindet sich das Lys108 jedoch praktisch in der Mitte zwischen der 6-Amino- und der 5-Cyanosubstitution, die drei Stickstoffe bilden ein Dreieck (vgl. Abb.

3.10 auf S. 104). Das Modell spiegelt also die ungewöhnliche Geometrie in diesem Bereich des Protein-Ligand-Komplexes bei Vorliegen des Modus B wider. Der hintere Bereich des cyan-farbenen Donorfeldes wird nahe der Seitenkette des Gatekeepers Met157 berechnet – hier ist ebenfalls kein Wasserstoffbrückenakzeptor seitens des Rezeptors vorhanden. Auch das cyan-farbene begünstigende Donorfeld im Bereich der lösungsmittelzugewandten Tascheneingangs ergibt seitens des Rezeptors keinen Sinn, da keine Seitenkette des Rezeptors mit Eigenschaften eines Wasserstoffbrückenakzeptors in der Lage ist, sich hierhin zu bewegen.

Das sterische Feld ist in Abbildung 4.18 dargestellt. Der gelbe Bereich am Taschengrund in Position 2 der 4-Arylsubstitution ähnelt stark dem in Abbildung 4.11 auf Seite 165 erläuterten des Modells, das auf Modus A beruht. Der grüne positive Feldbeitrag liegt bei Projektion in das Protein im Bereich der lösungsmittelzugewandten Region, so dass hier tatsächlich Platz für einen Aroylsubstituenten der Verbindungen der Klasse 1b ist. Allerdings ergeben sich bei Betrachtung der Aktivitäten die in der Bildunterschrift beschriebenen Unstimmigkeiten, so dass die Bedeutung dieses Feldbeitrages zur Erklärung der biologischen Daten fraglich erscheint.

N S R1

R2

NH2

NC H₂N

R¹ R² pIC⁵⁰

31 Cl CN 0.13

78 Cl 3,4-Dichlorbenzoyl 2.7 104 Cl 5-Cyano-thien-2-yl-carbonyl 50

Abbildung 4.18. | Sterisches Feld mit Liganden 31, 78 (beide als aktive Verbindungen grün) und 104 (als weniger aktive Verbindung orange), Aktivitäten an der PfGSK-3 in µM. Obgleich 78 und 104 beide gleichermaßen den grünen bevorzugten sterischen Bereich mit ihrer 2-Aryl-carbonyl-Substitution erreichen, zeigen sie deutliche Unterschiede in ihrer Aktivität, wohingegen 31 als Verbindung mit der vergleichsweise höchsten Aktivität dieses Feld in keiner Weise berührt. Auch eine Unterscheidung der verschiedenen Postio-nen einer Substitution am Benzoylsubstituenten, wie sie aus den Struktur-Wirkungsbeziehungen abzuleiten ist, wird durch das Modell nicht ermöglicht. Insgesamt stellen die sterischen Feldbeiträge die Sinnhaftigkeit des Modells demnach infrage.

und 6.384 werden ähnliche Werte für den pIC50berechnet, obwohl die tatsächliche Differenz bei knapp 2 Größenordnungen liegt (5.000 vs. 6.886). Der Grund dafür ist in dem abweichenden Grundkörper zu suchen, der sich von den anderen Verbindungen durch das anellierte Pyrimidin unterscheidet und deshalb vom Modell nicht gut beschrieben wird. Dieser Unterschied führte bereits im auf Modus A basierenden Modell mit der Felderkombination AcEl dazu, dass 107 schlecht vorhergesagt wurde. Die Modelle mit der Felderkombination AcDoSt hingegen in der Lage, diese strukturelle Variante zu erfassen.

Für das Modell spricht andererseits, dass die Verbindungen 101-104, die von anderen Mo-dellen schlecht beschrieben werden, alle mit Abweichungen von weniger als 0.5 Einheiten vor-hergesagt werden können.

Bei der Validierung mittels Progressive Scrambling schneidet das Modell im Vergleich zu den zuvor betrachteten schlechter ab. So wird in Abbildung 4.16(b) auf Seite 172 deutlich, dass in 131 von 400 Fällen der q² von Modellen basierend auf dem zufällig durchmischten Datensatz größer als 0.335 ist und damit höher als der im eigentlichen Modell berechnete liegt.

Selbst bei einem r_yy² ′ von 0.475 wird mit q² = 0.332 fast der vom Modell erzielte Wert in der Kreuzvalidierung erhalten. Dieser Befund zeigt, dass die Validität des Modells infrage zu stellen ist.

R^3b

NH₂

N S R^3a

R¹

R²

N S

NC H₂N

NH N

X Cl

Verbindung R¹ R² R^3a/3b X

68 2-Iod-phenyl 3,4-Dichlor-benzoyl 6-Amino-5-cyano

121 Thien-2-yl Benzoyl anel. Cyclopentan

107 O

85 2-Methoxy-phenyl Benzoyl 6-Amino-5-cyano

139 Furan-2-yl Carboxamid anel. Cylohexan

87 2-Methoxy-phenyl 3-Chlor-benzoyl 6-Amino-5-cyano 77 2-Chlorphenyl 3-Chlor-benzoyl 6-Amino-5-cyano

108 S

140 Thien-2-yl Carboxamid anel. Cycloheptan

84 2-Fluor-phenyl 3-Chlor-benzoyl 6-Amino-5-cyano

4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0

pIC

4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0

pI C

121

107 85

139

87 77

108

140 84

Trainingssatz B Testsatz B

Abbildung 4.19. | Grafische Auftragung der Tabelle B.14. Bei den bezeichneten Verbindungen weichen berechneter und gemessener pIC50-Wert mehr als 0.5 Einheiten voneinander ab.

Analyse der CoMSIA-Konturdiagramme

Aus Gründen der Konsistenz wird die Analyse der Konturdiagramme dennoch beschrieben. Die berechneten Felder sind in Abbildung 4.20 dargestellt. Hinsichtlich des Akzeptorfeldes sind wie-der große Ähnlichkeiten zu den anwie-deren Modellen zu erkennen (roter Bereich in Verlängerung der Carbonylgruppe an C2, violetter Bereich auf der rechten Seite der Abbildung). Interessant ist hier das elektrostatische Feld. Innerhalb des Modells ist die Anordnung der Felder klar verständlich: 125 als vergleichsweise wenig aktive Substanz mit einem IC50 von 30 µM hat im blauen Bereich Atome mit negativer Partialladung und im gelben den Schwefel mit der bezeich-neten positiven. Die Felder besagen allerdings, dass für eine erhöhte Aktivität die umgekehrte Anordnung günstig wäre.

Abbildung 4.20. | Akzeptor- und eletrostatisches Feld von AcEl. In Orange eingezeichnet ist125. Interessant im Bezug auf den Vergleich der Modelle ist die Projektion in die Bindetasche. Das genannte blaue Feld befindet sich im Abstand von etwa 2.7 Å vom Lys166 im lösungsmittelzu-gewandten Bereich der Tasche. Dem Modell nach soll gerade hier eine positive Partiallladung der Liganden günstig sein. Eine direkte Wechselwirkung mit dem Lys166, wie sie für den Mo-dus B anzunehmen wäre, kommt also dem Modell nach nicht infrage. Das Modell widerspricht damit der Hypothese zum Bindungsmodus, die der Überlagerung zugrunde liegt und stützt den Modus B nicht.