Jiri Kos, Pavlina Marvanova, Josef Jampilek, Petr Mokry, Nace Zidar, Danijel Kikelj, Emilio Angelina, Ludmila Estefanía Campos, Tihomir Tomašič, Tomas Gonec, Francisco Matías Garibotto, Sergio E. Alvarez, and Ricardo D. Enriz
The identification of the V600E activating mutation in the protein kinase BRAF in around 50% of melanoma patients has driven the development of highly potent small inhibitors (BRAFi) of the mutated protein. To date, Dabrafenib and Vemurafenib, two specific BRAFi, have been clinically approved for the treatment of metastatic melanoma. Unfortunately, after the initial response, tumors become resistant and patients develop a progressive and lethal disease, making imperative the development of new therapeutic options. The main objective of this work was to find new BRAF inhibitors with different structural scaffolds than those of the known inhibitors. Our study was carried out in different stages; in the first step we performed a virtual screening that allowed us to identify potential new inhibitors. In the second step, we synthesized and tested the inhibitory activity of the novel compounds founded. Finally, we conducted a molecular modelling study that allowed us to understand interactions at the molecular level that stabilize the formation of the different molecular complexes. Our theoretical and experimental study allowed the identification of four new structural scaffolds, which could be used as starting structures for the design and development of new inhibitors of BRAF. Our experimental data indicate that the most active compounds reduced significantly ERK½ phosphorylation, a measure of BRAF inhibition, and cell viability. Thus, from our theoretical and experimental results, we propose new substituted hydroxynaphthalenecarboxamides, N-(hetero)aryl-piperazinylhydroxyalkylphenylcarbamates, substituted piperazinylethanols and substituted piperazinylpropandiols as initial structures for the development of new inhibitors for BRAF. Moreover, by performing QTAIM analysis, we are able to describe in detail the molecular interactions that stabilize the different Ligand-Receptor complexes. Such analysis indicates which portion of the different molecules must be changed in order to obtain an increase in the binding affinity of these new ligands. Fil: Campos, Ludmila Estefanía. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto Multidisciplinario de Investigaciones Biológicas de San Luis. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Instituto Multidisciplinario de Investigaciones Biológicas de San Luis; Argentina. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Química, Bioquímica y Farmacia; Argentina Fil: Garibotto, Francisco Matías. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto Multidisciplinario de Investigaciones Biológicas de San Luis. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Instituto Multidisciplinario de Investigaciones Biológicas de San Luis; Argentina. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Química, Bioquímica y Farmacia; Argentina Fil: Angelina, Emilio Luis. Universidad Nacional del Nordeste. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales y Agrimensura. Departamento de Química. Laboratorio de Estructura Molecular y Propiedades; Argentina Fil: Kos, Jiri. Univerzita Palackého v Olomouci; República Checa Fil: Tomašič, Tihomir. Univerza v Ljubljani; Eslovenia Fil: Zidar, Nace. Univerza v Ljubljani; Eslovenia Fil: Kikelj, Danijel. Univerza v Ljubljani; Eslovenia Fil: Gonec, Tomas. Veterinární a farmaceutická univerzita Brno; República Checa Fil: Marvanova, Pavlina. Veterinární a farmaceutická univerzita Brno; República Checa Fil: Mokry, Petr. Veterinární a farmaceutická univerzita Brno; República Checa Fil: Jampilek, Josef. Univerzita Palackého v Olomouci; República Checa. Univerzita Komenského v Bratislave; Eslovaquia Fil: Alvarez, Sergio Eduardo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto Multidisciplinario de Investigaciones Biológicas de San Luis. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Instituto Multidisciplinario de Investigaciones Biológicas de San Luis; Argentina. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Química, Bioquímica y Farmacia; Argentina Fil: Enriz, Ricardo Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto Multidisciplinario de Investigaciones Biológicas de San Luis. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Instituto Multidisciplinario de Investigaciones Biológicas de San Luis; Argentina. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Química, Bioquímica y Farmacia; Argentina