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UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE COMPOSTELA
Departamento de Química Orgánica
Santiago de Compostela E-15782, España
Antonio Mouriño: antonio.mourino@usc.es

Vitamin D: Current Outlook, Design
and Synthesis of Active Analogs
Development of Active vitamin D Analogues

Birmingham. DECIDE. Nov 14, 2013
miércoles 27 de noviembre de 2013
miércoles 27 de noviembre de 2013
miércoles 27 de noviembre de 2013
miércoles 27 de noviembre de 2013
Alimentos
Food

20%

80%
VIT-D3
PRE-D3

7-Deshidrocolesterol
7-Dehydrocholesterol

25-D3
1,25-D3

Forma Activa
Active form 1,25D

miércoles 27 de noviembre de 2013
Vitamin D Metabolism

7-Dehydrocholesterol

Previtamin D3

Kidney

Cisoid form

Liver

Transoid form

1,25D
(calcitriol)
miércoles 27 de noviembre de 2013

Vitamin D3
.

ICA
BCM

BIOLOGICAL
RESPONSES

HO

H
H

HO

OH

1α,25-(OH)2-D3

.

miércoles 27 de noviembre de 2013
.

ICA
BCM

BIOLOGICAL
RESPONSES

DIFFERENTIATION
PROLIFERATION

HO

H

Miyaura et al
Biochem. Biophys. Res.
Commun.1981, 102, 937

H

HO

OH

1α,25-(OH)2-D3

.

miércoles 27 de noviembre de 2013
.

ICA
BCM
DIFFERENTIATION
PROLIFERATION
CANCER
HO

H

Miyaura et al
Biochem. Biophys. Res.
Commun.1981, 102, 937

H

HO

OH

1α,25-(OH)2-D3
PSORIASIS

IMMUNOLOGY
(TRANSPLANTATION)

miércoles 27 de noviembre de 2013

BONE DISEASES
(OSTEOPOROSIS)

.
miércoles 27 de noviembre de 2013
DT-71

miércoles 27 de noviembre de 2013
OH
H
H

HO

miércoles 27 de noviembre de 2013

OH
miércoles 27 de noviembre de 2013
HO

H
H

HO

miércoles 27 de noviembre de 2013

OH
miércoles 27 de noviembre de 2013
Mode of action of 1α,25-(OH)2-D3

Cytoplasm

Nucleus

miércoles 27 de noviembre de 2013
Mode of action of 1α,25-(OH)2-D3

Cytoplasm

Nucleus

miércoles 27 de noviembre de 2013
Mode of action of 1α,25-(OH)2-D3

Cytoplasm

Nucleus

miércoles 27 de noviembre de 2013
Mode of action of 1α,25-(OH)2-D3

Cytoplasm

Nucleus

miércoles 27 de noviembre de 2013
Mode of action of 1,25D

Cytoplam

Nucleus

miércoles 27 de noviembre de 2013
Mode of action of 1,25D

Cytoplam

Nucleus

miércoles 27 de noviembre de 2013
Mode of action of 1,25D

Cytoplam

Nucleus
RXR

miércoles 27 de noviembre de 2013
Mode of action of 1,25D

Cytoplam

Nucleus
RXR

coA

Target gene

m-RNA
miércoles 27 de noviembre de 2013
Mode of action of 1,25D

Cytoplam

Nucleus
RXR

coA

Target gene
Proteins
m-RNA
miércoles 27 de noviembre de 2013
Mode of action of 1,25D

Cytoplam

Nucleus
RXR

coA

Target gene
Proteins
m-RNA
miércoles 27 de noviembre de 2013
Vitamin D Nuclear Receptor (VDR)

miércoles 27 de noviembre de 2013
Receptor Nuclear de la Vitamina D (VDR)

DNA

miércoles 27 de noviembre de 2013
Receptor Nuclear de la Vitamina D (VDR)

DNA

Shaffer PL, Gewirth DT.
EMBO J. 2002, 21, 2242-2252

miércoles 27 de noviembre de 2013
Receptor Nuclear de la Vitamina D (VDR)

1α,25-(OH)2-D3

miércoles 27 de noviembre de 2013
Receptor Nuclear de la Vitamina D (VDR)

1α,25-(OH)2-D3

Moras D. y col.
Mol. Cell 2000, 5, 173-179

miércoles 27 de noviembre de 2013
Receptor Nuclear de la Vitamina D (VDR)

1α,25-(OH)2-D3

Moras D. y col.
Mol. Cell 2000, 5, 173-179

miércoles 27 de noviembre de 2013
Ligand Binding Domain

H12
H2
H11
H3

H5

H6
H8

H4
H9

H1

miércoles 27 de noviembre de 2013
Ligand Binding Domain

Ser278

2.91
2.83

2.81
2.83
2.86
2.82

Ser237

miércoles 27 de noviembre de 2013
miércoles 27 de noviembre de 2013
COLLABORATIONS
Prof Roger Bouillon and Mieke Verstuyf
Leuven University

Transactivation, Calcemic Effects,
Cell Differentiation-Proliferation

Prof Alberto Muñóz
Institute of Biomedical Investigations
CSIC-Madrid

Transactivation,
Cell Diffentiation-Proliferation
(colon cancer cell lines)

Prof. Román Pérez Fernández
Faculty of Medicine-USC
Santiago Compostela

Transactivation, Calcemic Effects,
Cell Differentiation-Proliferation

Prof. Dino Moras and Natacha Rochel
IGBMC-Illkirch-France

Structural Studies

miércoles 27 de noviembre de 2013
miércoles 27 de noviembre de 2013
miércoles 27 de noviembre de 2013
miércoles 27 de noviembre de 2013
miércoles 27 de noviembre de 2013
miércoles 27 de noviembre de 2013
Superposition of Diyne (Docking Conformation)
with 1,25D (Crystallographic Structure)

miércoles 27 de noviembre de 2013
miércoles 27 de noviembre de 2013
miércoles 27 de noviembre de 2013
Drop containing crystals of Moras mutant VDR LBD complexed to 4c
Prof. Dino Moras (GBMC-Illkirch-Francia)

HO

Diyne-LBD(VDR)Complex

HO

H

OH
VDR
miércoles 27 de noviembre de 2013
Crystallographic Structue of the Diyne
superimposed with 1,25D

N Rochel, S Hourai, X Pérez, A Rumbo, A Mouriño
Arch. Biochem. Biophys. 2007, 460, 172-176

miércoles 27 de noviembre de 2013
miércoles 27 de noviembre de 2013
OH

H

12
H

HO

miércoles 27 de noviembre de 2013

OH
1,25D with a Me Group at C-12

miércoles 27 de noviembre de 2013
miércoles 27 de noviembre de 2013
Design, Syntheses and Biological Assays of
1,25D Analogs with Side Chains at C-12
1,25D Analogs with Side Chains at C-12.
Vitamin Analogues with Side Chains atC-12
J. Med. Chem. 2006, 49, 1509-1516

OH

OH

n

Exploration of side
chains at C-12

n = 1, 2, 3

?
H

HO

miércoles 27 de noviembre de 2013

OH

12

H

Docking

HO

OH
miércoles 27 de noviembre de 2013
miércoles 27 de noviembre de 2013
miércoles 27 de noviembre de 2013
(104%)
miércoles 27 de noviembre de 2013

(113%)

(112%)
J. Med. Chem. 2012, 55, 8642

in silico LBD(VDR)

100

104

113

112

Affinity for hVDR

100

17

22

13

Transactivation (10-9 M)

100

40

36

57

Ca Effects

100

0

18

1

miércoles 27 de noviembre de 2013
Analogs of 1,25D with Side Chains at C-18

miércoles 27 de noviembre de 2013
miércoles 27 de noviembre de 2013
.

miércoles 27 de noviembre de 2013
comparably to “1,25”
DS-A y DS-B Induce cell differentiation in colon
cancer cell lines (SW-480-ADH) similarly to 1,25D
A
48 h
Vehicle

1α,25-D3

DS-A

DS-B

le 5-D 3
ic ,2
eh 1α
V
DS-A DS-B

B
Time (h)

48

8

1.0

1.6

48

8

48

8

48

E-cadherin
miércoles 27 de noviembre de 2013

6.3 1.7 4.6 0.8 1.5
DS-A and DS-B activate VDR transactivation in
human colon cancer cells (SW480-ADH).
VDRE activation (fold increase)

30
25
20
15
10
5
0
10- 9 10- 8 10- 7 10- 9 10- 8 10- 7 10- 9 10- 8 10- 7

1α,25-D3

miércoles 27 de noviembre de 2013

DS-A

DS-B
DS-A and DS-B inhibit cell proliferation (50% vs 1,25)
Cell proliferation (% inhibition)

50

40

30

20

10

0
1α,25-D3 DS-A

miércoles 27 de noviembre de 2013

DS-B
Structures of Superagonists MC1288 y KH1060

Superagonists: Potent inducers of cell
differentiation
miércoles 27 de noviembre de 2013
Superimposition of the crystallographic
structures of 1,25D and superagonists
KH1060 y MC1288
Moras D et al.
PNAS 2001, 98, 5491-5496

miércoles 27 de noviembre de 2013
Rational Design of a New Superagonist

New Superagonist?

miércoles 27 de noviembre de 2013
miércoles 27 de noviembre de 2013
54

A
miércoles 27 de noviembre de 2013

B
miércoles 27 de noviembre de 2013
Isomer A induces transactivation 12 times better than
1,25D at 10-10 M, The isomer B behaves as 1,25D.

A

1,25

miércoles 27 de noviembre de 2013

B
miércoles 27 de noviembre de 2013
58

DESIGN OF A NEW SUPERAGONIST

+

ISOMER A

miércoles 27 de noviembre de 2013

=

2-Me-1,25D
BINDS 4 TIMES
BETTER TO VDR
THAN 1,25D

A-Me
NEW
SUPERAGONIST?

29
Interaction Energies with the

A-Me
miércoles 27 de noviembre de 2013

B-Me
miércoles 27 de noviembre de 2013
TRANSACTIVATION ACTIVITY
A-Me is 13 times more potent than 1,25D and 4
times more potent than A at 10-10 M

1,25D

miércoles 27 de noviembre de 2013

A

A-Me
miércoles 27 de noviembre de 2013
miércoles 27 de noviembre de 2013
miércoles 27 de noviembre de 2013
65

Biological Activity Similar than 1,25D
• Proliferación celular en HL-60

miércoles 27 de noviembre de 2013

• Diferenciación celular en HL-60
66

Ser237
Superimposition
of the New
Metabolite with
1,25D
W2

Ser278
W1

Tyr147

Arg274

Tyr143
Gln277

miércoles 27 de noviembre de 2013

W3
miércoles 27 de noviembre de 2013
miércoles 27 de noviembre de 2013
Prof. Román Pérez-Fernández

miércoles 27 de noviembre de 2013
miércoles 27 de noviembre de 2013
miércoles 27 de noviembre de 2013
miércoles 27 de noviembre de 2013
miércoles 27 de noviembre de 2013
miércoles 27 de noviembre de 2013
miércoles 27 de noviembre de 2013
miércoles 27 de noviembre de 2013
miércoles 27 de noviembre de 2013
miércoles 27 de noviembre de 2013
miércoles 27 de noviembre de 2013

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