1,2,3-トリアゾリルメタンボロネート．セファロスポリナーゼに対するβ-ラクタマーゼ阻害剤の構造活性相関の研究

1,2,3-Triazolylmethaneboronate: A Structure Activity Relationship Study of a Class of β-Lactamase Inhibitors against Cephalosporinase.

• Emilia Caselli
• Francesco Fini
• Maria Luisa Introvigne
• Mattia Stucchi
• Magdalena A Taracila
• Erin R Fish
• Kali A Smolen
• Philip N Rather
• Rachel A Powers
• Bradley J Wallar
• Robert A Bonomo
• Fabio Prati

抄録

ボロン酸遷移状態阻害剤(BATSI)は、セリンβ-ラクタマーゼの可逆的な共有結合阻害剤として知られている。β-ラクタムのアミド側鎖を模倣したアミド側鎖を有する特定のBATSIの選択性と高活性は、確立された認識された合成戦略である。ここでは、アミド基がバイオイソステアトリアゾールで置換された新しいクラスのBATSIについて述べる。この目的のために、26種類のα-トリアゾリルメタネボロン酸のライブラリーを合成し、臨床的に重要なセファロスポリナーゼ（ADC-7）に対する試験を行った。定常解析では、これらの化合物は90nMから38μM(±10%)の範囲の値を示した。また、5つの化合物をADC-7β-ラクタマーゼと複合体で結晶化した結果、すべての結晶構造からトリアゾールがアミド結合部位に存在することが明らかになり、トリアゾール-アミドのバイオイソステリズムが確認された。これらの新しい阻害剤は、プロトタイプの足場として簡単に合成することができるため、酵素の結合部位を探索することができる幅広い化学基を挿入することができ、認識と触媒における特定の残基の重要性についての洞察を提供しています。化合物（90 nM）は、Arg340の近くにトリル基を配置しており、良好なカチオン-π相互作用を示している。この化合物はβ-ラクタマーゼの天然基質に似ていないが，顕著な阻害活性を示し，クラスCのβ-ラクタマーゼを発現する3つの細菌株に対してセフタジジムの最小阻害濃度（MIC）を低下させることが明らかになった。以上の結果から，α-トリアゾリルボロン酸は，さらなる阻害剤設計のための有望なテンプレートであることが確認された。

Boronic acid transition state inhibitors (BATSIs) are known reversible covalent inhibitors of serine β-lactamases. The selectivity and high potency of specific BATSIs bearing an amide side chain mimicking the β-lactam's amide side chain are an established and recognized synthetic strategy. Herein, we describe a new class of BATSIs where the amide group is replaced by a bioisostere triazole; these compounds were designed as molecular probes. To this end, a library of 26 α-triazolylmethaneboronic acids was synthesized and tested against the clinically concerning -derived cephalosporinase, ADC-7. In steady state analyses, these compounds demonstrated values ranging from 90 nM to 38 μM (±10%). Five compounds were crystallized in complex with ADC-7 β-lactamase, and all the crystal structures reveal the triazole is in the putative amide binding site, thus confirming the triazole-amide bioisosterism. The easy synthetic access of these new inhibitors as prototype scaffolds allows the insertion of a wide range of chemical groups able to explore the enzyme binding site and provides insights on the importance of specific residues in recognition and catalysis. The best inhibitor identified, compound ( 90 nM), places a tolyl group near Arg340, making favorable cation-π interactions. Notably, the structure of does not resemble the natural substrate of the β-lactamase yet displays a pronounced inhibition activity, in addition to lowering the minimum inhibitory concentration (MIC) of ceftazidime against three bacterial strains expressing class C β-lactamases. In summary, these observations validate the α-triazolylboronic acids as a promising template for further inhibitor design.