Benzofuran-7-carboxamide was identified as a novel scaffold of poly(ADP-ribose) polymerase-1 (PARP-1) inhibitor. A series of compounds with various 2-substituents including (tertiary amino)methyl moieties substituted with aryl ring and aryl groups containing tertiary amines, were synthesized and biologically evaluated to elucidate the structure-activity relationships and optimize the potency. 2-[4-(Pyrrolidin-1-ylmethyl)phenyl]-benzofuran-7-carboxamide (42) was the most potent as an IC50 value of 40 nM among those.
Park, Chun-Ho;Chun, Kwang-Woo;Choi, Jong-Hee;Ji, Wan-Keun;Kim, Hyun-Young;Kim, Seung-Hyun;Han, Gyoon-Hee;Kim, Myung-Hwa
Bulletin of the Korean Chemical Society
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제32권5호
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pp.1650-1656
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2011
A series of potent tricyclic derivatives with a non-aromatic amide as potent PARP-1 inhibitors were successfully synthesized and their PARP-1 inhibitory activity was evaluated. Among the derivatives, 2-(1-propylpiperidin-4-yloxy)-7,8,9,10-tetrahydrophenanthridin-6(5H)-one 23c displayed potent activity in a PARP-1 enzymatic assay and cell-based assay ($IC_{50}$ = 0.142 ${\mu}M$, $ED_{50}$ = 0.90 ${\mu}M$) with good water solubility. Further, molecular modeling studies confirmed the obtained biological results.
연구배경: 활성산소종은 기계환기로 인한 폐손상 (ventilator-induced lung injury, VILI)에서 주요한 역할을 한다. Poly (ADP-ribose) polymerase-1 (PARP1)은 DNA 손상 감시 기능을 하는 단백질로서, DNA 파열을 신호하고 복구에 관여한다. 그러나 활성산소종에 의한 것과 같은 심한 유전자 손상을 받게 되면, 과활성화되어 ${\beta}$-nicotinamide adenine dinucleotide ($NAD^+$)의 결핍을 통한 세포의 사멸을 초래하여, 염증 반응을 일으킨다. 본 연구에서는 VILI의 기전에 있어서 PARP1의 역할 및 그 억제제의 효과를 고찰하고자 하였다. 방법: 48마리의 수컷 C57BL/6 생쥐를 겉보기 수술군 (Sham군), 폐보호적 환기군(lung protective ventilation group, LPV군), 기계환기기로 인한 폐손상군 (ventilator-induced lung injury group, VILI군) 및 PARP1 억제제인 PJ34 전처치 후 기계환기로 인한 폐손상군 (PJ34+VILI군)으로 나누어 실험하였다. LPV군에 대한 기계환기는 $PIP\;15cmH_2O$ + $PEEP\;3cmH_2O$ + RR 90/min. 조건으로, VILI 및 PJ34+VILI군에 대해서는 $PIP\;40cmH_2O$ + $PEEP\;0cmH_2O$ + RR 90/min.의 조건으로 2시간 동안 시행하였다. PJ34+VILI군에서 PARP1 억제제로는, PJ34 20 mg/Kg을 기계환기 2시간 전에 복강 내로 주사하였다. VILI의 정도는 습건중량비 및 급성폐손상 지수로 측정하였고, PARP1의 활성은 biotinylated NAD를 이용한 면역조직화학적 방법을 이용하였다. 또한 기관지폐포세척액 (bronchoalveolar lavage fluid, BALF) 내에서 myeloperoxidase (MPO) 활성 및 tumor necrosis factor-${\alpha}$ ($TNF-{\alpha}$), interleukin-$1{\beta}$ ($IL-1{\beta}$), IL-6 등의 염증성 시토카인의 농도를 측정하였다. 결과: PJ34+VILI군에서 VILI군과 비교하여, PJ34 전처치로 인하여 폐손상의 정도가 현저히 감소하였다 (p<0.05). 5개의 고배율 시야에서 관찰한 PARP1의 활성을 보이는 세포의 수는 VILI군에서 유의하게 증가하였고, PJ34+VILI군에서 현저히 감소하였다 (p=0.001). BALF 내에서 측정한 MPO 활성 및 $TNF-{\alpha}$, $IL-1{\beta}$, IL-6의 농도 역시 PJ34+VILI군에서 의미 있게 감소하였다 (p<0.05). 결론: VILI의 기전에 있어서 PARP1의 과활성이 주요한 역할을 하고, PARP1 억제제가 MPO 활성 및 염증성 시토카인의 감소와 함께 VILI의 발생을 억제한다.
Epithelial-mesenchymal transition (EMT) is known to be involved in airway remodeling and fibrosis of bronchial asthma. However, the molecular mechanisms leading to EMT have yet to be fully clarified. The current study was designed to reveal the potential mechanism of microRNA-21 (miR-21) and poly (ADP-ribose) polymerase-1 (PARP-1) affecting EMT through the PI3K/AKT signaling pathway. Human bronchial epithelial cells (16HBE cells) were transfected with miR-21 mimics/inhibitors and PARP-1 plasmid/small interfering RNA (siRNA). A dual luciferase reporter assay and biotin-labeled RNA pull-down experiments were conducted to verify the targeting relationship between miR-21 mimics and PARP-1. The migration ability of 16HBE cells was evaluated by Transwell assay. Quantitative real-time polymerase chain reaction and Western blotting experiments were applied to determine the expression of Snail, ZEB1, E-cadherin, N-cadherin, Vimentin, and PARP-1. The effects of the PI3K inhibitor LY294002 on the migration of 16HBE cells and EMT were investigated. Overexpression of miR-21 mimics induced migration and EMT of 16HBE cells, which was significantly inhibited by overexpression of PARP-1. Our findings showed that PARP-1 was a direct target of miR-21, and that miR-21 targeted PARP-1 to promote migration and EMT of 16HBE cells through the PI3K/AKT signaling pathway. Using LY294002 to block PI3K/AKT signaling pathway resulted in a significant reduction in the migration and EMT of 16HBE cells. These results suggest that miR-21 promotes EMT and migration of HBE cells by targeting PARP-1. Additionally, the PI3K/AKT signaling pathway might be involved in this mechanism, which could indicate its usefulness as a therapeutic target for asthma.
Vascular smooth muscle cells (VSMCs) undergo death during atherosclerosis, a widespread cardiovascular disease. Recent studies suggest that oxidative damage occurs in VSMCs and induces atherosclerosis. Here, we analyzed oxidative damage repair in VSMCs and found that VSMCs are hypersensitive to oxidative damage. Further analysis showed that oxidative damage repair in VSMCs is suppressed by a low level of poly (ADP-ribosyl)ation (PARylation), a key post-translational modification in oxidative damage repair. The low level of PARylation is not caused by the lack of PARP-1, the major poly(ADP-ribose) polymerase activated by oxidative damage. Instead, the expression of poly(ADP-ribose) glycohydrolase, PARG, the enzyme hydrolyzing poly(ADP-ribose), is significantly higher in VSMCs than that in the control cells. Using PARG inhibitor to suppress PARG activity facilitates oxidative damage-induced PARylation as well as DNA damage repair. Thus, our study demonstrates a novel molecular mechanism for oxidative damage-induced VSMCs death. This study also identifies the use of PARG inhibitors as a potential treatment for atherosclerosis. [BMB Reports 2015; 48(6): 354-359]
This study was to investigate the mechanism and role of Kif4A in doxorubicin-induced apoptosis in breast cancer. Using two human breast cancer cell lines MCF-7 (with wild-type p53) and MDA-MB-231 (with mutant p53), we quantitated the expression levels of kinesin super-family protein 4A (Kif4A) and poly (ADP-ribose) Polymerase-1 (PARP-1) by Western blot after doxorubicin treatment and examined the apoptosis by flow cytometry after treatment with doxorubicin and PARP-1 inhibitor, 3-Aminobenzamide (3-ABA). Our results showed that doxorubicin treatment could induce the apoptosis of MCF-7 and MDA-MB-231 cells, the down-regulation of Kif4A and upregulation of poly(ADP-ribose) (PAR). The activity of PARP-1 or PARP-1 activation was significantly elevated by doxorubicin treatment in dose- and time-dependent manners (P < 0.05), while doxorubicin treatment only slightly elevated the level of cleaved fragments of PARP-1 (P > 0.05). We further demonstrated that overexpression of Kif4A could reduce the level of PAR and significantly increase apoptosis. The effect of doxorubicin on apoptosis was more profound in MCF-7 cells compared with MDA-MB-231 cells (P < 0.05). Taken together, our results suggest that the novel role of Kif4A in doxorubicin-induced apoptosis in breast cancer cells is achieved by inhibiting the activity of PARP-1.
한국생물정보시스템생물학회 2004년도 The 3rd Annual Conference for The Korean Society for Bioinformatics Association of Asian Societies for Bioinformatics 2004 Symposium
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pp.210-218
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2004
Poly(ADP-ribose)polymerase-1 (PARP-1) is a nuclear enzyme involved in various physical functions related to genomic repair, and PARP inhibitors have therapeutic application in a variety of neurological diseases. Docking and the QSAR (quantitative structure-activity relationships) studies for 52 PARP-1 inhibitors were conducted using FlexX algorithm, comparative molecular field analysis (CoMFA), and hologram quantitative structure-activity relationship analysis (HQSAR). The resultant FlexX model showed a reasonable correlation (r$^{2}$ = 0.701) between predicted activity and observed activity. Partial least squares analysis produced statistically significant models with q$^{2}$ values of 0.795 (SDEP=0.690, r$^{2}$=0.940, s=0.367) and 0.796 (SDEP=0.678, r$^{2}$ = 0.919, s=0.427) for CoMFA and HQSAR, respectively. The models for the entire inhibitor set were validated by prediction test and scrambling in both QSAR methods. In this work, combination of docking, CoMFA with 3D descriptors and HQSAR based on molecular fragments provided an improved understanding in the interaction between the inhibitors and the PARP. This can be utilized for virtual screening to design novel PARP-1 inhibitors.
The molecular mechanism underlying autophagy impairment in the retinal pigment epithelium (RPE) in dry age-related macular degeneration (AMD) is not yet clear. Based on the causative role of poly(ADP-ribose) polymerase 1 (PARP1) in RPE necrosis, this study examined whether PARP1 is involved in the autophagy impairment observed during dry AMD pathogenesis. We found that autophagy was downregulated following H2O2-induced PARP1 activation in ARPE-19 cells and olaparib, PARP1 inhibitor, preserved the autophagy process upon H2O2 exposure in ARPE-19 cells. These findings imply that PARP1 participates in the autophagy impairment upon oxidative stress in ARPE-19 cells. Furthermore, PARP1 inhibited autolysosome formation but did not affect autophagosome formation in H2O2-exposed ARPE-19 cells, demonstrating that PARP1 is responsible for impairment of late-stage autophagy in particular. Because PARP1 consumes NAD+ while exerting its catalytic activity, we investigated whether PARP1 impedes autophagy mediated by sirtuin1 (SIRT1), which uses NAD+ as its cofactor. A NAD+ precursor restored autophagy and protected mitochondria in ARPE-19 cells by preserving SIRT1 activity upon H2O2. Moreover, olaparib failed to restore autophagy in SIRT1-depleted ARPE-19 cells, indicating that PARP1 inhibits autophagy through SIRT1 inhibition. Next, we further examined whether PARP1-induced autophagy impairment occurs in the retinas of dry AMD model mice. Histological analyses revealed that olaparib treatment protected mouse retinas against sodium iodate (SI) insult, but not in retinas cotreated with SI and wortmannin, an autophagy inhibitor. Collectively, our data demonstrate that PARP1-dependent inhibition of SIRT1 activity impedes autophagic survival of RPE cells, leading to retinal degeneration during dry AMD pathogenesis.
Perturbation of metabolism with increased expression of lipogenic enzymes is a common characteristic of human cancers, including prostate cancer. In the present work the overexpression of stearoyl-CoA desaturase (SCD) in LNCaP cells led to increased mRNA levels of fatty acid synthase (FAS) and acetyl-CoA-carboxylase-a, whereas micro RNA-mediated silencing of SCD inhibited the expression of these lipogenic genes in LNCaP cells. Treatment with the FAS-specific inhibitor cerulenin inhibited SCD induction of LNCaP cell proliferation. In addition, a transient transfection assay revealed the capability of cerulenin to suppress SCD and dihydrotestosterone induction of androgen receptor transcriptional activity. Furthermore, overexpression of SCD in LNCaP cells produced marked resistance to ceramide-induced cell death with reduced poly(ADP-ribose) polymerase (PARP) cleavage. In contrast, silencing of SCD expression increased Bax protein in LNCaP cells. Furthermore, addition of ceramide to SCD knockdown LNCaP cells increased cell death and caspase-3 activity with drastic increase of PARP cleavage. Together, the data indicate that SCD may provide resistance of prostate cancer cells to ceramide-induced cell death.
Gong Xian-Feng;Wang Min-Wei;Tashiro Shin-Ichi;Onodera Satoshi;Ikejima Takashi
Archives of Pharmacal Research
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제28권1호
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pp.68-72
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2005
Pseudolaric acid B is a major compound found in the bark of Pseudolarix kaempferi Gordon. In our study, pseudolaric acid B inhibited growth of human melanoma cells, A375-S2 in a time and dose-dependent manner. A375-S2 cells treated with pseudolaric acid B showed typical characteristics of apoptosis including morphologic changes, DNA fragmentation, sub-diploid peak in flow cytometry, cleavage of poly-ADP ribose polymerase (PARP) and degradation of inhibitor of caspase-activated DNase (ICAD). P53 protein expression was upregulated while cells were arrested at the $G_2/M$ phase of the cell cycle. There was a decrease in the expression of anti-apoptotic Bcl-2 and Bcl-xL proteins, whereas pro-apoptotic Bax was increased. The two classical caspase substrates, PARP and ICAD, were both decreased in a time-dependent manner, indicating the activation of downstream caspases.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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