KR102602837B1 - An antipathogenic compound - Google Patents

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Abstract

본 발명은 활성산소 센서인 OxyR을 가지는 그람음성 병원균에 선택적 항균활성을 가지는 신규한 피라졸계 화합물에 관한 것이다. 특히 본 발명은 기회 감염성 인간 병원균인 녹농균의 독성에 필요한 활성산소 센서인 OxyR을 표적으로 하는 신규한 항독력 화합물에 관한 것이다.The present invention relates to a novel pyrazole-based compound that has selective antibacterial activity against Gram-negative pathogens having OxyR, an active oxygen sensor. In particular, the present invention relates to a novel anti-virulence compound targeting OxyR, an active oxygen sensor required for virulence of Pseudomonas aeruginosa, an opportunistic human pathogen.

Description

항독력활성을 가지는 화합물{An antipathogenic compound}An antipathogenic compound}

본 발명은 활성산소 센서로 OxyR을 가지는 그람음성 병원균에 선택적 항균 활성을 가지는 신규한 피라졸계 화합물에 관한 것이다. 특히 본 발명은 인간의 기회 감염병원체인 녹농균의 병원성에 필수적인 OxyR을 표적으로 항독력 활성을 가지는 신규한 화합물에 관한 것이다.The present invention relates to a novel pyrazole-based compound that has selective antibacterial activity against Gram-negative pathogens that have OxyR as an active oxygen sensor. In particular, the present invention relates to a novel compound that has anti-virulence activity by targeting OxyR, which is essential for the pathogenicity of Pseudomonas aeruginosa, a human opportunistic pathogen.

항생물질은 세균 감염 질환을 치료하는데 있어서 일대의 혁신을 가져왔다. 하지만 몇몇 병원성 세균들은 세월이 지남에 따라 항생물질에 내성을 나타내기 시작했다. 특히 세균이 2가지 이상의 항생물질에 대해 보다 체계적이고 광범위한 내성을 가지는 다제내성이 나타나는 경우도 있다. Antibiotics have brought about a major revolution in the treatment of bacterial infectious diseases. However, some pathogenic bacteria have begun to develop resistance to antibiotics over time. In particular, there are cases where multidrug resistance occurs, in which bacteria have more systematic and widespread resistance to two or more antibiotics.

이러한 항균제 내성(antimicrobial resistance, AMR)의 급속한 진화와 확산은 전 세계 공중 보건에 중대한 위협이 되고 있다. 감염질환의 복잡한 특성과 숙주 환경의 유동적 병태생리를 고려할 때, 전통적인 항균제를 이용하여 감염질환을 치료하는 것이 점점 더 어려워지고 있는 실정이다. AMR 및 이와 관련된 복잡한 감염질환을 해결하려면 항균제에 대한 내성 출현을 완화하는 방식으로 새로운 항균제를 발견하고 개발하기 위한 다차원적인 노력이 필요하며, 이러한 노력의 일환으로 세균의 생장에는 영향이 없으나 세균의 병원성만을 저해하는 항독력제(antipathogenics, antivirulents)를 개발하는 연구가 활발히 진행 중이다.The rapid evolution and spread of antimicrobial resistance (AMR) poses a significant threat to public health around the world. Considering the complex nature of infectious diseases and the fluid pathophysiology of the host environment, it is becoming increasingly difficult to treat infectious diseases using traditional antibacterial agents. To address AMR and its related complex infectious diseases, multidimensional efforts are needed to discover and develop new antibacterial agents in a way that mitigates the emergence of resistance to antimicrobial agents. As part of this effort, it is important to note that although it does not affect bacterial growth, it does not affect bacterial pathogenicity. Research to develop antivirulents (antipathogenics, antivirulents) is actively underway.

Structural details of the OxyR peroxidesensing mechanism, PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America) 2015, 19;112(20):6443-6448.Structural details of the OxyR peroxidesensing mechanism, PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America) 2015, 19;112(20):6443-6448.

본 발명의 목적은 활성산소 센서로 OxyR을 가지는 그람음성 병원균에 대한 선택적 항균제 또는 항독력제 후보 물질을 개발하는 것이다.The purpose of the present invention is to develop a candidate selective antibacterial or antiviral agent against Gram-negative pathogens that has OxyR as an active oxygen sensor.

본 발명은 하기 화학식 I로 표시되는 피라졸계 화합물 또는 이의 약제학적으로 허용 가능한 염을 제공한다. The present invention provides a pyrazole-based compound represented by the following formula (I) or a pharmaceutically acceptable salt thereof.

[화학식 I][Formula I]

본 발명은 하기 화학식 I로 표시되는 피라졸계 화합물 또는 이의 약제학적으로 허용 가능한 염을 포함하는 균에 대한 항균제 또는 항독력제를 제공한다.The present invention provides an antibacterial or anti-venom agent against bacteria containing a pyrazole-based compound represented by the following formula (I) or a pharmaceutically acceptable salt thereof.

[화학식 I][Formula I]

본 발명에서 화학식 I의 화합물은 활성산소 센서로서 OxyR을 가지는 그람음성 병원균에 대해 감염조건에서의 항독력활성이 우수하다는 효과가 있다. 화학식 I의 화합물은 그람음성 병원균의 독력에 필요한 활성산소 센서인 OxyR을 표적으로 하여 그람음성 병원균의 생존능력을 떨어뜨린다.In the present invention, the compound of formula (I) has excellent anti-virulence activity under infection conditions against Gram-negative pathogens that have OxyR as an active oxygen sensor. The compound of formula I reduces the viability of Gram-negative pathogens by targeting OxyR, an active oxygen sensor required for the virulence of Gram-negative pathogens.

도 1은 화학식 I 화합물(comp I)에 의해 녹농균(PA14, WT)의 OxyR 기능이 저해되어 호기 조건에서 녹농균의 연속희석 생장이 저해되는 것을 나타내는 도이다.
도 2의 a 및 b는 화학식 I 화합물이 OxyR 조절부위에 결합하는 양상에 대한 도킹 모델을 나타내는 도이다.
도 3은 화학식 I 화합물에 의해 (a)OxyR의 산화-환원상태와 (b)OxyR 표적 유전자인 katA의 전사가 변화되는 양상을 나타내는 도이다.
도 4는 화학식 I 화합물에 의해 녹농균 (Pseudomonas aeruginosa PA14) 또는 황색포도상구균 (Staphylococcus aureus SA3)으로 감염된 초파리의 사망률이 변화되는 추이를 나타내는 도이다.
Figure 1 is a diagram showing that the OxyR function of Pseudomonas aeruginosa (PA14, WT) is inhibited by a compound of formula I (comp I), thereby inhibiting continuous dilution growth of Pseudomonas aeruginosa under aerobic conditions.
Figures 2a and 2b are diagrams showing a docking model for how a compound of Formula I binds to the OxyR regulatory site.
Figure 3 is a diagram showing how (a) the oxidation-reduction state of OxyR and (b) the transcription of katA , an OxyR target gene, are changed by a compound of Formula I.
Figure 4 is a diagram showing the change in mortality rate of fruit flies infected with Pseudomonas aeruginosa PA14 or Staphylococcus aureus SA3 by compounds of formula I.

본 발명에서 화학식 I의 화합물은 OxyR을 활성산소 센서로 가지는 그람음성 병원균에 대한 항독력활성이 우수한데 특히 세균이 감염된 숙주에서 질병을 일으키는 데 필요한 과정을 방해함으로써 항독력 활성을 보일 수 있다. In the present invention, the compound of formula (I) has excellent anti-virulence activity against Gram-negative pathogens that have OxyR as an active oxygen sensor. In particular, it can exhibit anti-virulence activity by interfering with the process necessary for bacteria to cause disease in an infected host.

본 발명의 이러한 항독력 전략은 세균이 감염된 숙주에서 질병을 일으키기 위해 이용하는 독력인자를 저해한다는 점에서 새로운 접근법이다. 이들은 기존의 항생제와 달리 세균의 생장을 직접 대상으로 하기보다는 감염된 병원체의 독력만을 특이적으로 저해할 수 있다. 이로 인해, 본 발명의 항독력 화합물이 가지는 장점은 세균의 생장을 억제하는 과정에서 필연적으로 나타나는 세균의 내성 진화를 촉진하지 않을 가능성이 높다는 것이다.This anti-virulence strategy of the present invention is a new approach in that it inhibits the virulence factors that bacteria use to cause disease in an infected host. Unlike existing antibiotics, these can specifically inhibit the virulence of infected pathogens rather than directly targeting bacterial growth. For this reason, the advantage of the anti-virulence compound of the present invention is that it is unlikely to promote the evolution of bacterial resistance, which inevitably occurs in the process of inhibiting bacterial growth.

또한 체내 정상적인 미생물 균총까지 손상시키는 기존의 항생제와 달리 특정 그람음성 병원균의 독력만을 선택적으로 저해하므로 이런 우려가 적다는 이점도 있다. 최근까지 정족수 인식(quorum sensing) 및 분비시스템 등 세균의 독력인자를 표적으로 하는 항독력제에 대한 결과는 있었지만, 화학식 I의 화합물은 중요한 독력인자인 OxyR을 표적으로 설정하여 발견한 최초의 항-OxyR 화합물이다. Additionally, unlike existing antibiotics that damage the body's normal microbial flora, it selectively inhibits the virulence of specific Gram-negative pathogens, so it has the advantage of reducing such concerns. Until recently, there have been results on anti-virulence agents targeting bacterial virulence factors such as quorum sensing and secretion systems, but the compound of formula I is the first anti-virulence agent discovered by targeting OxyR, an important virulence factor. It is an OxyR compound.

병원균에 감염되면 인체는 다양한 방식으로 병원균을 공격하고, 병원균은 다양한 방식으로 이에 대응한다. 활성산소는 인체의 면역세포가 생성하는 주요 공격 물질이기 때문에 모든 병원균은 활성산소의 공격으로부터 생존할 수 있는 방어체계를 갖고 있다.When infected with pathogens, the human body attacks the pathogens in various ways, and the pathogens respond in various ways. Since free radicals are the main attack substances produced by the body's immune cells, all pathogens have a defense system that can survive attacks by free radicals.

즉, 활성산소 센서로서 OxyR을 가지는 그람음성 병원균에서, OxyR은 산소로부터 생성되는 활성산소의 일종인 H2O2를 인식하여 항산화 단백질의 발현을 조절하는 조절인자로, 세균이 활성산소가 있는 조건에서도 생존할 수 있게 한다. OxyR은 기회감염 세균인 녹농균이 감염 후 숙주 내에서 생존하는데 필수적이기 때문에 중요한 독력인자로 인식된다. 특히, OxyR은 일부 녹농균 균주의 급성 독력 및 내재 AMR에 중요한 카탈라아제인 KatA의 전사를 조절한다. That is, in Gram-negative pathogens that have OxyR as an active oxygen sensor, OxyR is a regulator that recognizes H 2 O 2 , a type of active oxygen generated from oxygen, and regulates the expression of antioxidant proteins, and is a regulator that regulates the expression of antioxidant proteins in bacteria under conditions where active oxygen is present. It also allows you to survive. OxyR is recognized as an important virulence factor because it is essential for the opportunistic bacterium Pseudomonas aeruginosa to survive within the host after infection. In particular, OxyR regulates the transcription of KatA, a catalase important for acute virulence and intrinsic AMR in some Pseudomonas aeruginosa strains.

OxyR의 조절 기작은 활성산소 결합에 관여하는 보존된 시스테인 잔기에 기반한 산화환원 스위치의 구조적 변화로 설명할 수 있다. 본 발명은 활성산소에 반응하는 OxyR의 기능을 저해하는 새로운 화합물을 동정함으로써 OxyR을 항독력 표적으로 하는 새로운 항독력 후보물질을 개발하고자 하였다. The regulatory mechanism of OxyR can be explained by structural changes in the redox switch based on conserved cysteine residues involved in ROS binding. The present invention sought to develop a new anti-virulence candidate targeting OxyR by identifying a new compound that inhibits the function of OxyR in response to active oxygen.

본 발명은 그람음성 병원균 중 녹농균의 OxyR에서 알려진 구조적, 기능적 특성을 기반으로 OxyR 조절부위에 결합하는 새로운 화합물을 확인하기 위해 컴퓨터-기반 가상 스크리닝을 수행하였으며 그 결과 본 발명의 화학식 I의 화합물을 도출하였다. oxyR 결손 돌연변이체의 표현형인 호기조건 희석 민감성을 측정함으로써, OxyR의 기능 상실을 유발하는 유효 물질 중에서, 본 발명의 화합물은 OxyR에 의해 유도되는 전사조절과 이황화 결합 형성과 관련된 산화환원 상태에 모두 영향을 미치는 것으로 확인되었다. 가장 중요하게는, 본 발명의 화합물은 특히 초파리 전신 감염 모델에서 녹농균의 병원성을 선택적으로 약화시켰다.The present invention performed computer-based virtual screening to identify new compounds that bind to the OxyR regulatory region based on the known structural and functional characteristics of OxyR of Pseudomonas aeruginosa, a Gram-negative pathogen. As a result, the compound of Formula I of the present invention was derived. did. By measuring the aerobic dilution sensitivity, which is the phenotype of the oxyR deletion mutant, among the effective substances that cause loss of function of OxyR, the compounds of the present invention affect both the transcriptional regulation induced by OxyR and the redox state related to disulfide bond formation. It was confirmed to have an effect. Most importantly, the compounds of the present invention selectively attenuated the pathogenicity of Pseudomonas aeruginosa, especially in the Drosophila systemic infection model.

따라서 본 발명에서 화학식 I 화합물은 활성산소 센서로서 OxyR을 가지는 그람음성 병원균에 대한 항균제 또는 항독력제로 사용될 수 있다. 상기 화학식 I의 화합물은 시중에 존재하는 원료물질을 이용한 유기합성 방법을 통하여 제조될 수 있다. Therefore, in the present invention, the compound of formula I can be used as an antibacterial or anti-venom agent against Gram-negative pathogens that have OxyR as an active oxygen sensor. The compound of Formula I can be produced through organic synthesis using commercially available raw materials.

본 발명의 상기 화학식 I로 표시되는 화합물의 약제학적으로 허용 가능한 염은 일 실시예에 있어서, 카르복시기와 금속 이온, 암모니아 및 유기 염기와의 염일 수 있다.In one embodiment, the pharmaceutically acceptable salt of the compound represented by Formula I of the present invention may be a salt of a carboxyl group, a metal ion, ammonia, and an organic base.

구체적으로 금속 염은 나트륨, 칼륨 및 리튬 염을 포함하는 알칼리 금속 염, 또는 칼슘, 마그네슘 및 바륨 염을 포함하는 알칼리 토금속 염을 포함한다. 유기 염기를 갖는 염은 아민을 갖는 염, 특히 지방족 아민, 예컨대 트리메틸아민, 트리에틸아민, 시클로헥실아민, 3차-부틸아민, N-(페닐메틸)벤젠-에틸아민, N,N'-디벤질에틸렌디아민, 콜린, 2-(디메틸아미노)에탄올, 디에탄올로아민, 디에틸아민, 2-(디에틸아미노)에탄올, 에탄올로아민, 에틸렌디아민, N-메틸글루카민, 히드라바민(hydrabamine), 모르폴린, 4-(2-히드록시-에틸)모르폴린, 피페라진, 1-(2-히드록시에틸)피롤리딘, 트리에탄올로아민, 2-아미노-2-(히드록시메틸)프로파노-1,3-디올, 아미노산, 예컨대 아르기닌, 리신, 히스티딘 또는 오르니틴, 방향족 아민, 예컨대 아닐린, 메틸아닐린, 나프틸-아민, 또는 헤테로시클릭 아민, 예컨대 예를 들어 1H-이미다졸 또는 피리딘을 포함한다.Specifically, metal salts include alkali metal salts, including sodium, potassium, and lithium salts, or alkaline earth metal salts, including calcium, magnesium, and barium salts. Salts with organic bases include salts with amines, especially aliphatic amines such as trimethylamine, triethylamine, cyclohexylamine, tert-butylamine, N-(phenylmethyl)benzene-ethylamine, N,N'-di. Benzyl ethylenediamine, choline, 2-(dimethylamino)ethanol, diethanolamine, diethylamine, 2-(diethylamino)ethanol, ethanolamine, ethylenediamine, N-methylglucamine, hydrabamine , morpholine, 4-(2-hydroxy-ethyl)morpholine, piperazine, 1-(2-hydroxyethyl)pyrrolidine, triethanolamine, 2-amino-2-(hydroxymethyl)propano -1,3-diols, amino acids such as arginine, lysine, histidine or ornithine, aromatic amines such as aniline, methylaniline, naphthyl-amine, or heterocyclic amines such as for example 1H-imidazole or pyridine. Includes.

본 발명은 하기 화학식 I로 표시되는 화합물 또는 이의 약제학적으로 허용 가능한 염을 포함하며, 활성산소 센서로 OxyR을 가지는 그람음성 병원균에 대한 항독력제를 제공한다.The present invention provides an anti-venom agent against Gram-negative pathogens, which includes a compound represented by the following formula (I) or a pharmaceutically acceptable salt thereof, and has OxyR as an active oxygen sensor.

[화학식 I][Formula I]

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.Below, preferred embodiments are presented to aid understanding of the present invention. However, the following examples are provided only to make the present invention easier to understand, and the content of the present invention is not limited by the examples.

실시예 1. 1-벤질-4-(2-메캅토아세트아미도)-1H-피라졸-3-카복실산(화학식 I)의 합성Example 1. Synthesis of 1-benzyl-4-(2-mecaptoacetamido)-1H-pyrazole-3-carboxylic acid (Formula I)

하기 반응식 1과 같은 과정으로 화학식 I 화합물을 합성하였다.A compound of Formula I was synthesized through the same process as Scheme 1 below.

반응식 1.Scheme 1.

1-1. 2-트리틸티오 아세트산 (2-(tritylthio)acetic acid)(화합물 2)의 제조1-1. Preparation of 2-(tritylthio)acetic acid (Compound 2)

머캅토아세트산 (mercaptoacetic acid, 2.30 g, 1.74 mL, 25 mmol, 1 eq)과 트리페닐메탄올 (triphenylmethanol, 6.5 g, 25 mmol, 1 eq)을 메틸렌클로라이드(50mL)에 용해시킨 용액에 트리플루오로아세트산(5ml)을 5분에 걸쳐 가하였다. 상온에서 1시간 동안 교반한 후 진공으로 용매를 제거하고 생성물을 얻었다. 얻어진 생성물을 CH2Cl2/Hexane의 1/2 용매를 이용하여 재결정하여 흰색 고체의 2-트리틸티오 아세트산(7.52 g, Yield 90 %)을 얻었다.Trifluoroacetic acid was added to a solution of mercaptoacetic acid (2.30 g, 1.74 mL, 25 mmol, 1 eq) and triphenylmethanol (6.5 g, 25 mmol, 1 eq) in methylene chloride (50mL). (5 ml) was added over 5 minutes. After stirring at room temperature for 1 hour, the solvent was removed under vacuum and the product was obtained. The obtained product was recrystallized using a 1/2 solvent of CH 2 Cl 2 /Hexane to obtain 2-tritylthioacetic acid (7.52 g, yield 90%) as a white solid.

1-2. 메틸 4-니트로-1H-피라졸-3-카복실레이트 (methyl 4-nitro-1H-pyrazole-3-carboxylate)(화합물 4) 합성1-2. Synthesis of methyl 4-nitro-1H-pyrazole-3-carboxylate (Compound 4)

4-니트로-1H-피라졸-3-카르복시산 (화합물 3, 4-nitro-1H-pyrazole-3-carboxylic acid, 2.5 g, 15.92 mmol, 1 eq)의 메탄올(30mL) 용액에 H2SO4 (1.7 mL, 3.12 g, 31.84 mmol, 2 eq)를 가하고 1시간 동안 환류하였다. 이후 반응 용액을 농축하고 EtOAc에 용해시킨 후 포화 NaHCO3 및 brine으로 세척하였다. 유기층을 혼합하고 Na2SO4 로 탈수한 후 진공으로 용매를 제거하여 흰색 고체의 메틸 4-니트로-1H-피라졸-3-카복실레이트 (2.66 g, 97.79 %)를 얻었다. A solution of 4-nitro-1H-pyrazole-3-carboxylic acid (Compound 3, 4-nitro-1H-pyrazole-3-carboxylic acid, 2.5 g, 15.92 mmol, 1 eq) in methanol (30 mL) was dissolved in H 2 SO 4 ( 1.7 mL, 3.12 g, 31.84 mmol, 2 eq) was added and refluxed for 1 hour. Afterwards, the reaction solution was concentrated, dissolved in EtOAc, and washed with saturated NaHCO 3 and brine. The organic layer was mixed and dehydrated with Na 2 SO 4 and the solvent was removed under vacuum to obtain methyl 4-nitro-1H-pyrazole-3-carboxylate (2.66 g, 97.79%) as a white solid.

1-3. 메틸 1-벤질-4-니트로-1H-피라졸-3-카복실레이트 (methyl 1-benzyl-4-nitro-1H-pyrazole-3-carboxylate)(화합물 5) 합성1-3. Synthesis of methyl 1-benzyl-4-nitro-1H-pyrazole-3-carboxylate (compound 5)

메틸 4-니트로-1H-피라졸-3-카복실레이트 (화합물 4, 2.62 g, 15.32 mmol, 1 eq)의 아세톤 용액에 0 °C 온도 조건에서 탄산칼륨 (3.70 g, 26.81 mmol, 1.75 eq)과 브롬화벤질 (3.14 g, 18.38 mmol, 1.2 eq)을 가하였다. 상기 반응 용액을 상온에서 12시간 교반하였다. 이후 셀라이트(Celite)를 이용하여 반응 용액을 여과하고 감압 상태에서 여액을 농축하였다. 잔류물로부터 겔 크로마토그라피(EtOAc의 20 % hexane 용매 사용)를 이용하여 불순물을 제거하고 옅은 노란색 고체의 메틸 1-벤질-4-니트로-1H-피라졸-3-카복실레이트 (3 g, 53.19 %)를 얻었다.An acetone solution of methyl 4-nitro-1H-pyrazole-3-carboxylate (Compound 4, 2.62 g, 15.32 mmol, 1 eq) was added with potassium carbonate (3.70 g, 26.81 mmol, 1.75 eq) at a temperature of 0 °C. Benzyl bromide (3.14 g, 18.38 mmol, 1.2 eq) was added. The reaction solution was stirred at room temperature for 12 hours. Afterwards, the reaction solution was filtered using Celite, and the filtrate was concentrated under reduced pressure. Impurities were removed from the residue using gel chromatography (using a 20% hexane solvent in EtOAc), and methyl 1-benzyl-4-nitro-1H-pyrazole-3-carboxylate (3 g, 53.19%) was obtained as a pale yellow solid. ) was obtained.

1-4. 메틸 4-아미노-1-벤질-1H-피라졸-3-카복실레이트 (methyl 4-amino-1-benzyl-1H-pyrazole-3-carboxylate)(화합물 6) 합성1-4. Synthesis of methyl 4-amino-1-benzyl-1H-pyrazole-3-carboxylate (compound 6)

메틸 1-벤질-4-니트로-1H-피라졸-3-카복실레이트 (화합물 5, 3g, 11.49 mmol, 1 eq)을 MeOH (50 mL)에 용해시켰다. 상기 용액에 5 % Pd/C (300 mg, 0.1 % w/w)을 가하였다. 상기 혼합물을 Parr apparatus 30 psi 조건에서 3시간 동안 수소화 반응을 진행하였다. 이후 촉매를 제거하고 감압하에서 용매를 제거하고 잔류물을 얻었다. 잔류물로부터 겔 크로마토그라피(EtOAc의 50 % hexane 용매 사용)를 이용하여 불순물을 제거하고 고체의 메틸 4-아미노-1-벤질-1H-피라졸-3-카복실레이트를 얻었다.Methyl 1-benzyl-4-nitro-1H-pyrazole-3-carboxylate (Compound 5, 3 g, 11.49 mmol, 1 eq) was dissolved in MeOH (50 mL). 5% Pd/C (300 mg, 0.1% w/w) was added to the solution. The hydrogenation reaction was performed on the mixture for 3 hours in a Parr apparatus at 30 psi conditions. Afterwards, the catalyst was removed, the solvent was removed under reduced pressure, and the residue was obtained. Impurities were removed from the residue using gel chromatography (using 50% hexane solvent of EtOAc), and solid methyl 4-amino-1-benzyl-1H-pyrazole-3-carboxylate was obtained.

1-5. 메틸 1-벤질-4-(2-(트리틸티오)아세트아미도)-1H-피라졸-3-카복실레이트 (methyl 1-benzyl-4-(2-(tritylthio)acetamido)-1H-pyrazole-3-carboxylate) (화합물 7) 합성1-5. Methyl 1-benzyl-4-(2-(tritylthio)acetamido)-1H-pyrazole-3-carboxylate (methyl 1-benzyl-4-(2-(tritylthio)acetamido)-1H-pyrazole- 3-carboxylate) (Compound 7) synthesis

2-(tritylthio)acetic acid (화합물 2) (1.73 g, 5.19 mmol, 1.2 eq), EDCI (N-(3-Dimethylaminopropyl)-N′-ethylcarbodiimide hydrochloride, 2.06 g, 10.82 mmol, 2.5 eq), HOBt (Hydroxybenzotriazole, 1.46 g, 10.82 mmol, 2.5 eq), DIPEA (N,N-Diisopropylethylamine, 1.68 g (2.3 mL), 12.99 mmol, 3 eq)을 10mL CH2Cl2에 넣고 15분간 교반하였다. 상기 용액에 메틸 4-아미노-1-벤질-1H-피라졸-3-카복실레이트(화합물 6, 1 g, 4.33 mmol, 1 eq)을 넣고 상온에서 12시간 교반하였다. 반응 용액을 CH2Cl2로 희석하고 brine으로 세척하였다. 유기층을 회수하여 나트륨설페이트로 건조하고 감압하에서 농축하여 잔류물을 얻었다. 잔류물로부터 겔 크로마토그라피(EtOAc의 50 % hexane 용매 사용)를 이용하여 불순물을 제거하고 고체의 메틸 1-벤질-4-(2-(트리틸티오)아세트아미도)-1H-피라졸-3-카복실레이트(1.33 g, 56.35 %)를 얻었다.2-(tritylthio)acetic acid (Compound 2 ) (1.73 g, 5.19 mmol, 1.2 eq), EDCI (N-(3-Dimethylaminopropyl)-N′-ethylcarbodiimide hydrochloride, 2.06 g, 10.82 mmol, 2.5 eq), HOBt (Hydroxybenzotriazole, 1.46 g, 10.82 mmol, 2.5 eq) , DIPEA (N,N-Diisopropylethylamine, 1.68 g (2.3 mL), 12.99 mmol, 3 eq) was added to 10mL CH 2 Cl 2 and stirred for 15 minutes. Methyl 4-amino-1-benzyl-1H-pyrazole-3-carboxylate (Compound 6, 1 g, 4.33 mmol, 1 eq) was added to the solution and stirred at room temperature for 12 hours. The reaction solution was diluted with CH 2 Cl 2 and washed with brine. The organic layer was recovered, dried over sodium sulfate, and concentrated under reduced pressure to obtain a residue. Impurities were removed from the residue using gel chromatography (using 50% hexane solvent of EtOAc), and solid methyl 1-benzyl-4-(2-(tritylthio)acetamido)-1H-pyrazole-3 was obtained. -Carboxylate (1.33 g, 56.35 %) was obtained.

1-6. 메틸 1-벤질-4-(2-메캅토아세트아미도)-1H-피라졸-3-카복실레이트 (methyl 1-benzyl-4-(2-mercaptoacetamido)-1H-pyrazole-3-carboxylate)(화합물 8) 합성1-6. Methyl 1-benzyl-4-(2-mercaptoacetamido)-1H-pyrazole-3-carboxylate (methyl 1-benzyl-4-(2-mercaptoacetamido)-1H-pyrazole-3-carboxylate) (compound 8) Synthesis

메틸 1-벤질-4-(2-(트리틸티오)아세트아미도)-1H-피라졸-3-카복실레이트(화합물 7, 1.9 g, 3.47 mmol, 1 eq)을 아르곤 분위기 하에서 메틸렌클로라이드(20mL)에 녹이고 ice bath로 0 0C까지 냉각하였다. 상기 무색 용액에 트리플루오로아세트산(5mL)을 넣었다. 이후 상기 반응 용액에 트리에틸실란(2.5mL)을 신속히 넣었다. 반응을 TLC로 모티터링 하였으며 30분 후 종료되었다. 물을 가하여 반응을 종료시키고 K2CO3를 이용하여 pH를 조절하고 물(20mL)과 brine(20mL)으로 세척하였다. 유기층을 감압 농축하여 잔류물을 얻고 상기 잔류물로부터 겔 크로마토그라피(EtOAc의 40 % hexane 용매 사용)를 이용하여 불순물을 제거하고 고체의 메틸 1-벤질-4-(2-메캅토아세트아미도)-1H-피라졸-3-카복실레이트(880 mg, 83.01 %)를 얻었다. Methyl 1-benzyl-4-(2-(tritylthio)acetamido)-1H-pyrazole-3-carboxylate (Compound 7, 1.9 g, 3.47 mmol, 1 eq) was added to methylene chloride (20 mL) under argon atmosphere. ) and cooled to 0 0 C in an ice bath. Trifluoroacetic acid (5 mL) was added to the colorless solution. Afterwards, triethylsilane (2.5 mL) was quickly added to the reaction solution. The reaction was monitored by TLC and was terminated after 30 minutes. The reaction was terminated by adding water, the pH was adjusted using K 2 CO 3 and washed with water (20 mL) and brine (20 mL). The organic layer was concentrated under reduced pressure to obtain a residue, impurities were removed from the residue using gel chromatography (using 40% hexane solvent of EtOAc), and solid methyl 1-benzyl-4-(2-mecaptoacetamido) was obtained. -1H-pyrazole-3-carboxylate (880 mg, 83.01 %) was obtained.

1-7. 1-벤질-4-(2-메캅토아세트아미도)-1H-피라졸-3-카복실산 (1-benzyl-4-(2-mercaptoacetamido)-1H-pyrazole-3-carboxylic acid)(화학식 I 화합물) 합성1-7. 1-benzyl-4-(2-mercaptoacetamido)-1H-pyrazole-3-carboxylic acid (Formula I Compound) ) synthesis

메틸 1-벤질-4-(2-메캅토아세트아미도)-1H-피라졸-3-카복실레이트(화합물 8, 870 mg , 2.85 mmol, 1 eq)의 THF(10mL) 용액에 NaOH(288 mg, 5.70 mmol, 2 eq)를 물 3mL에 용해시킨 용액을 가하고 12시간 동안 교반하였다. THF를 제거하고 물로 희석한 후 HCl로 pH를 조절하고, CH2Cl2로 추출하고 소륨설페이트로 건조시켰다. 상기 용액을 감압하에서 용매를 제거하고 노란색 고체 1-벤질-4-(2-메캅토아세트아미도)-1H-피라졸-3-카복실산(770 mg, 92.77 %)을 얻었다.A solution of methyl 1-benzyl-4-(2-mecaptoacetamido)-1H-pyrazole-3-carboxylate (Compound 8, 870 mg, 2.85 mmol, 1 eq) in THF (10 mL) was added with NaOH (288 mg). , 5.70 mmol, 2 eq) in 3 mL of water was added and stirred for 12 hours. After removing THF and diluting with water, the pH was adjusted with HCl, extracted with CH 2 Cl 2 and dried over sorbium sulfate. The solvent was removed from the solution under reduced pressure to obtain yellow solid 1-benzyl-4-(2-mecaptoacetamido)-1H-pyrazole-3-carboxylic acid (770 mg, 92.77%).

화학식 I 화합물(1-벤질-4-(2-메캅토아세트아미도)-1H-피라졸-3-카복실산)의 구조를 양성자 NMR 스펙트럼 및 고분해능 질량분석(HRMS) 스펙트럼을 통해 확인하였다. The structure of the compound of formula I (1-benzyl-4-(2-mecaptoacetamido)-1H-pyrazole-3-carboxylic acid) was confirmed through proton NMR spectrum and high-resolution mass spectrometry (HRMS) spectrum.

[화학식 I][Formula I]

MF: C13H13N3O3S, 1HNMR (400 MHz, DMSO-d6) d 9.92 (s, 1H), 9.73 (s, 1H), 8.38 (s, 1H), 7.55-7.26 (m, 5H), 5.38 (s, 2H), 3.76 (s, 2H). 13C NMR (100 MHz, DMSO-d6) d 165.61, 164.36, 136.63, 131.08, 128.68, 127.97, 127.87, 127.83, 123.81, 122.62, 55.76, 41.51. Mass (ESI) m/z; 314 (M+Na).MF: C 13 H 13 N 3 O 3 S, 1 HNMR (400 MHz, DMSO-d 6 ) d 9.92 (s, 1H), 9.73 (s, 1H), 8.38 (s, 1H), 7.55-7.26 (m , 5H), 5.38 (s, 2H), 3.76 (s, 2H). 13 C NMR (100 MHz, DMSO-d 6 ) d 165.61, 164.36, 136.63, 131.08, 128.68, 127.97, 127.87, 127.83, 123.81, 122.62, 55.76, 41.51. Mass (ESI) m/z; 314 (M+Na).

실시예 2. 화학식 I 화합물에 의한 녹농균 OxyR 기능 저해 (도1)Example 2. Inhibition of Pseudomonas aeruginosa OxyR function by compounds of formula I (Figure 1)

2-1. 준비2-1. preparation

화합물 처리후 연속 희석물의 생존 능력을 조사하기 위해 스팟팅 분석을 수행하였다. 녹농균을 대수 성장기까지 성장시킨 후, 화학식 I 화합물(100 mM)을 포함하거나 포함하지 않은 LB 액제배지로 10배 연속 희석된 배양물의 분취량(3 μl)을 LB 고체배지에 스팟팅하였다. 플레이트를 37℃에서 호기성 (18 시간) 및 혐기성 (32 시간) 조건하에 항온 배양하였다.Spotting analysis was performed to investigate the viability of serial dilutions after compound treatment. After Pseudomonas aeruginosa was grown to the logarithmic growth phase, an aliquot (3 μl) of the culture serially diluted 10-fold with LB liquid medium with or without Formula I compound (100 mM) was spotted on LB solid medium. Plates were incubated at 37°C under aerobic (18 hours) and anaerobic (32 hours) conditions.

2-2. 녹농균의 연속 희석 생장 결함 실험2-2. Serial dilution growth defect experiment of Pseudomonas aeruginosa

OxyR 기능을 저해하는지 여부를 확인하기 위해 화학식 I의 화합물을 테스트하였다. oxyR 결손 돌연변이 균주 및 일부 점 돌연변이체(point mutant)는 호기성 조건하에서 연속 희석에 의해 생존 능력이 상실되는 표현형을 보인다. 화학식 I 화합물은 oxyR 결손 돌연변이와 유사하게 야생형의 호기성 조건하의 연속 희석 배양시 성장에 영향을 미쳤다.Compounds of formula I were tested to determine whether they inhibit OxyR function. oxyR deletion mutant strains and some point mutants show a phenotype of loss of viability upon serial dilution under aerobic conditions. Compounds of formula I affected growth in serial dilution cultures under aerobic conditions of the wild type, similar to that of the o xyR deletion mutant.

결과를 도 1에 나타내었다.The results are shown in Figure 1.

실시예 3. 화학식 I 화합물과 OxyR의 분자 도킹 모델 (도2)Example 3. Molecular docking model of compounds of formula I and OxyR (Figure 2)

OxyR의 조절 도메인(RD; 88-310번째 아미노산)의 환원된 구조를 나타내는 단백질 데이터 뱅크(PDB 코드: 4Y0M)로부터의 녹농균 OxyR의 결정 구조를 표적 영역으로 선택하고, 누락된 수소 및 비 충전 원자를 수정한 다음 만족스러운 구배 허용오차가 얻어 질 때까지 AHARMm 힘(force)을 적용하여 에너지 최소화를 수행함으로써 분자 도킹 연구를 위해 준비하였다.( Discovery Studio 2019 프로그램 사용)The crystal structure of Pseudomonas aeruginosa OxyR from the Protein Data Bank (PDB code: 4Y0M), which represents the reduced structure of the regulatory domain (RD; amino acids 88–310) of OxyR, was selected as the target region, and missing hydrogens and uncharged atoms were identified. After correction, it was prepared for molecular docking studies by performing energy minimization by applying the AHARMm force until a satisfactory gradient tolerance was obtained (using Discovery Studio 2019 program).

OxyR의 결정 구조를 사용한 분자 도킹 분석에서 화학식 I의 화합물과 OxyR RD 사이에서 상대적으로 안정한 상호 작용을 나타내었다. Molecular docking analysis using the crystal structure of OxyR revealed a relatively stable interaction between the compound of formula I and OxyR RD.

결과를 도 2에 나타내었다. 도 2a에 나타낸 바와 같이 가장 잘 도킹된 모델에서, 화학식 I 화합물은 OxyR과 총 6개의 상호 작용을 보인다. 이는 피라졸 중심 주변의 Thr129, His130 및 Gly197과의 3개의 수소-결합 상호 작용에 참여와 관련이 있다 (도 2b). 특히, 티올 모이어티는 H2O2-결합 영역으로 깊숙이 침투하여 His198과 pi-황 상호 작용을 형성하였으며, 이는 His198이 과산화 시스테인(Cys199)의 반응성에 중요하다는 점에서 주목할 만하다. 피라졸기와 벤질기는 Cys199의 티올기와 2개의 pi-알킬 상호 작용에 참여하였다는 점에도 주목하여야 한다. 화학식 I 화합물과 주변 아미노산 잔기 사이의 상대적으로 견고한 패킹은 화학식 I 화합물과 OxyR 사이의 상호 작용의 전반적인 안전성에 상당한 기여를 하였다. 이러한 결과는 화학식 I 화합물이 OxyR RD의 두 영역(Thr129-His130 및 Gly197-His198-Cys199)에 결합할 수 있음을 시사하며, 이는 oxyR RD 점 돌연변이보다 oxyR 결손 돌연변이 균주의 표현형을 모사하는 방식으로 OxyR의 기능을 손상시킬 수 있다.The results are shown in Figure 2. In the best docked model, as shown in Figure 2A, compounds of formula I show a total of six interactions with OxyR. This is associated with participation in three hydrogen-bond interactions with Thr129, His130, and Gly197 around the pyrazole center (Figure 2b). In particular, the thiol moiety penetrated deep into the H 2 O 2 -binding region and formed pi-sulfur interactions with His198, which is noteworthy given that His198 is important for the reactivity of cysteine peroxide (Cys199). It should also be noted that the pyrazole group and the benzyl group participated in two pi-alkyl interactions with the thiol group of Cys199. The relatively robust packing between the Formula I compound and surrounding amino acid residues contributed significantly to the overall safety of the interaction between the Formula I compound and OxyR. These results suggest that compounds of formula I can bind to two regions (Thr129-His130 and Gly197-His198-Cys199) of OxyR RD, in a manner that mimics the phenotype of the oxyR deletion mutant strain more than that of the oxyR RD point mutant. may damage its function.

실시예 4. 화학식 I 화합물에 의한 OxyR의 조절 기능 변화 (도3)Example 4. Changes in the regulatory function of OxyR by compounds of formula I (Figure 3)

4-1. OxyR의 산화환원 상태 확인 실험 (도3a)4-1. Experiment to confirm the redox state of OxyR (Figure 3a)

4-1-1. 준비4-1-1. preparation

4-아세트아미도-4’-말레이미딜스틸벤-2,2’-디설폰산(AMS)에 의한 티올 그룹 포획법을 이용하여 OxyR 산화환원 상태의 변화를 조사하였다. 우선 FLAG 표지된 OxyR 단백질을 발현하는 플라스미드를 가진 oxyR 결손 돌연변이 균주를 37℃에서 화학식 I 화합물(200 μM)을 포함하거나 포함하지 않는 LB 액체배지에서 대수 성장기까지 성장시켰다. 그리고 1 mM H2O2처리 후, 배양물의 분취량(1 ml)에 110 μl의 100% (wt/vol) 트리클로로아세트산(TCA)을 가하였다. 세포 펠릿을 400 μl의 10% TCA에 다시 현탁시키고, 초음파 분쇄기로 세포를 파괴하였다. 원심분리 후, 펠릿을 40 μl의 AMS 버퍼(0.5 M 트리스-HCl [pH 8.0], 20 mM AMS, 2% SDS, 100 mM NaCl, 1 mM EDTA, 및 5% 글리세롤)와 혼합하고, 세포 추출 준비 전 암실에서 1시간 동안 항온처리한 후, 항-FLAG M2 항체(Sigma)를 사용하여 웨스턴 블롯 분석을 수행하였다.Changes in OxyR redox state were investigated using a thiol group capture method using 4-acetamido-4'-maleimidylstilbene-2,2'-disulfonic acid (AMS). First, the oxyR deletion mutant strain carrying a plasmid expressing FLAG-tagged OxyR protein was grown to logarithmic growth phase in LB broth with or without Formula I compound (200 μM) at 37°C. And after treatment with 1mM H 2 O 2 , 110 μl of 100% (wt/vol) trichloroacetic acid (TCA) was added to an aliquot (1 ml) of the culture. The cell pellet was resuspended in 400 μl of 10% TCA, and the cells were disrupted by sonicating. After centrifugation, the pellet was mixed with 40 μl of AMS buffer (0.5 M Tris-HCl [pH 8.0], 20 mM AMS, 2% SDS, 100 mM NaCl, 1 mM EDTA, and 5% glycerol) and prepared for cell extraction. After incubation for 1 hour in the dark, Western blot analysis was performed using anti-FLAG M2 antibody (Sigma).

4-1-2. 전기영동을 통한 OxyR의 산화환원 상태 분석4-1-2. Analysis of redox state of OxyR through electrophoresis

산화스트레스 조건하에 화학식 I 화합물이 OxyR의 산화환원 사이클에 미치는 잠재적 영향을 조사하였다. 우리는 이전에 C 말단에서 FLAG 표지된 OxyR 단백질에 대해 AMS를 사용한 티올 알킬화 방법을 활용하여, OxyR의 3 가지 산화 상태를 관찰하였다: 감소된 OxyR보다 빠르게 이동하는 두 개의 종 I과 II 및 ~50-kDa 종 (III). The potential effects of compounds of formula I on the redox cycle of OxyR were investigated under oxidative stress conditions. We previously utilized the thiol alkylation method using AMS on FLAG-tagged OxyR protein at the C terminus, and observed three oxidation states of OxyR: two species I and II, which migrate faster than reduced OxyR, and ∼50 -kDa species (III).

결과를 도 3에 나타내었다. 도 3a에 나타낸 바와 같이, 2-머캅토에탄올 (β-ME) 처리없이 비-환원 조건하에서 3개의 산화된 OxyR 종들이 명확하게 관찰되었으며, 대부분의 산화된 종들이 H2O2노출 후 10분 이내에 생체 내에서 빠르게 감소되었다. 환원 조건(즉, β-ME 처리)하에서 두 개의 두드러진 밴드가 관찰되었기 때문에, 종 I은 3개의 유리 티올을 보유할 수 있고, 종 II 및 III은 2개의 유리 티올을 보유할 수 있으며, 둘 다 4개의 유리 티올을 갖는 감소된 종보다 빠르게 이동할 가능성이 있다. 산화된 종들의 상세한 특성화에는 질량 분석법에 기초한 보다 광범위한 화학적 확인이 필요하지만, OxyR 과산화물 감지 중에 두 가지 유형 이상의 이황화 결합이 형성되는 것이 분명하다. The results are shown in Figure 3. As shown in Figure 3a, three oxidized OxyR species were clearly observed under non-reducing conditions without 2-mercaptoethanol (β-ME) treatment, and most of the oxidized species were released after 10 min of H 2 O 2 exposure. decreased rapidly in vivo. Since two prominent bands were observed under reducing conditions (i.e., β-ME treatment), species I may possess three free thiols, species II and III may possess two free thiols, and both It is likely to migrate faster than the reduced species with four free thiols. Although detailed characterization of the oxidized species requires more extensive chemical confirmation based on mass spectrometry, it is clear that more than one type of disulfide bond is formed during OxyR peroxide sensing.

그러나 대조적으로, 화학식 I 화합물의 존재하에 OxyR 단백질의 산화된 상태는 적어도 세 가지 양상에서 현저하게 다른 것으로 나타났다: 첫째, 종 III은 전혀 관찰되지 않았고; 둘째, 더 빠른 이동 밴드가 관찰되었으며; 마지막으로, 10분 아내에 어떠한 급격한 감소도 관찰되지 않았다. 가장 중요하게는, 비환원 조건과 환원 조건 사이의 밴드 프로파일에는 뚜렷한 차이가 없으며, 이는 H2O2처리 동안 화학식 I 화합물의 존재하에 이황화 결합이 형성되지 않았음을 시사한다. 이러한 결과 및 화학식 I 화합물과 OxyR RD 사이의 제안된 직접적인 상호 작용은 화학식 I 화합물이 실제로 OxyR에 결합하고 리간드 결합이 OxyR RD를 포함하는 이황화 결합 형성을 방해하며, 이는 알 수 없는 메커니즘으로 OxyR 기능을 손상시킬 수 있다는 것을 알 수 있다.However, in contrast, the oxidized state of the OxyR protein in the presence of compounds of formula I appeared to be significantly different in at least three aspects: first, species III was not observed at all; Second, faster moving bands were observed; Finally, no drastic decrease was observed at 10 min. Most importantly, there is no apparent difference in the band profile between non-reducing and reducing conditions, suggesting that no disulfide bonds were formed in the presence of compounds of formula I during H 2 O 2 treatment. These results and the proposed direct interaction between the Formula I compound and the OxyR RD suggest that the Formula I compound indeed binds OxyR and that ligand binding disrupts the formation of a disulfide bond involving the OxyR RD, which, by an unknown mechanism, inhibits OxyR function. You can see that it can cause damage.

4-2. OxyR 조절 유전자의 발현 양상 분석 실험 (도3b)4-2. Expression pattern analysis experiment of OxyR regulated genes (Figure 3b)

4-2-1. 준비4-2-1. preparation

katA 전사 활성 측정을 위해 katA 프로모터-lacZ (β-갈락토시다아제) 전사 융합 플라스미드(pQF50 기반)을 전기천공법으로 녹농균에 도입하고, 중간 대수(0.3의 OD600)성장기로 성장시킨 배양물을 사용하여 β-갈락토시다아제 활성을 측정하였다. To measure katA transcriptional activity, the katA promoter- lacZ (β-galactosidase) transcriptional fusion plasmid (based on pQF50) was introduced into Pseudomonas aeruginosa by electroporation, and the culture was grown to mid-logarithmic (OD 600 of 0.3) growth phase. β-galactosidase activity was measured.

4-2-2. 리포터를 이용한 4-2-2. using a reporter katAkatA 유전자의 전사 조절 양상 분석 Analysis of transcriptional regulation patterns of genes

OxyR이 katA 유전자에 대한 활성자 및 억제자 둘 다로 작용한다는 점에서, katA 프로모터-lacZ 전사 융합을 사용하여 OxyR 기능에 대한 화학식 I 화합물의 효과를 확인하였다. 도 3b에 나타낸 바와 같이, 화학식 I 화합물의 존재하에서 katA의 전사는 부분적으로 감소되었으며, 이는 화학식 I 화합물 처리가 oxyR 결손 돌연변이 균주의 표현형을 나타나게 하였다는 관찰과도 일치한다(도 1). Given that OxyR acts as both an activator and repressor for the katA gene, the katA promoter -lacZ transcription fusion was used to determine the effect of compounds of formula I on OxyR function. As shown in Figure 3b, transcription of katA was partially reduced in the presence of compound I, which is consistent with the observation that treatment with compound I resulted in the phenotype of the oxyR deletion mutant strain (Figure 1).

과산화 및 분해 시스테인에 대한 점 돌연변이체는 지속 활성형(Cys199 돌연변이) 또는 무반응성(즉, 잠긴) 억제형(Cys208 돌연변이)처럼 작용하는 것으로 확인되었다. 화학식 I 화합물은 OxyR의 산화환원 사이클에 영향을 미치는 방식으로 OxyR RD를 표적으로 하지만, OxyR 기능을 감소시킬 수 있다는 점에 유의하여야 한다(도 1 및 3). 이는 시스테인 잔기의 변형뿐만 아니라 화학식 I 화합물과 상호 작용하는 것으로 여겨지는 아미노산 잔기(Thr129, His130, Gly197, His198 및 Cys199)의 기능과도 관련하여 체계적으로 다루어야 할 필요가 있으며, 과산화물을 인식하는 OxyR의 산화환원 사이클에서의 복잡한 분자적 세부 사항을 보다 정확하게 이해함으로써 더욱 명확해질 수 있다Point mutants for peroxidized and degraded cysteines were found to behave either as a persistently active form (Cys199 mutation) or as an unresponsive (i.e. locked) inhibitory form (Cys208 mutation). It should be noted that compounds of formula I target OxyR RD in a way that affects the redox cycle of OxyR, but may reduce OxyR function (Figures 1 and 3). This needs to be addressed systematically, not only with regard to modifications of cysteine residues, but also with regard to the function of the amino acid residues (Thr129, His130, Gly197, His198 and Cys199) that are believed to interact with compounds of formula I and the function of OxyR that recognizes peroxides. Greater clarity can be achieved through a more precise understanding of the complex molecular details in the redox cycle.

실시예 5. 화학식 I 화합물의 선택적 항균 효능 (도4)Example 5. Selective antibacterial efficacy of compounds of formula I (Figure 4)

5-1. 준비5-1. preparation

항균 효능 평가를 위해 초파리 전신 감염을 수행하였다. 드로소필라 멜라노마스터(Drosophila melanogaster) Oregon R 초파리를 옥수수 가루-덱스트로오스 배지[0.93% 아가, 6.24% 건조 효모, 4.08% 옥수수 가루, 8.62% 덱스트로오스, 0.1% 메틸 파라벤, 및 0.45% (v/v) 프로피온산]를 이용하여 성장시키고 유지하였다. 화학식 I 화합물(200 μM)의 존재 또는 부재하에 3.0의 OD600으로 성장시킨 녹농균 PA 14(107cfu/ml)또는 황색포도상구균 SA3(108cfu/ml)을 함유하는 PBS-희석된 세균 현탁액을 0.4 mm 바늘을 이용하여 배쪽 흉부를 통해 4 내지 5일된 성체 암컷 파리에 전신 감염시켰다. 감염된 파리의 생존율은 감염 후 최대 48시간 동안 모니터링 하였다. 12시간 이내에 죽은 파리는 사망률 결정에서 제외하였다. 사망률 검정은 적어도 3회 반복하였다.Drosophila systemic infection was performed to evaluate antibacterial efficacy. Drosophila melanogaster Oregon R fruit flies were grown on cornmeal-dextrose medium [0.93% agar, 6.24% dry yeast, 4.08% cornmeal, 8.62% dextrose, 0.1% methyl paraben, and 0.45% ( v/v) propionic acid] was used to grow and maintain. PBS-diluted bacterial suspensions containing Pseudomonas aeruginosa PA 14 (10 7 cfu/ml) or Staphylococcus aureus SA3 (10 8 cfu/ml) grown to an OD 600 of 3.0 in the presence or absence of Formula I compound (200 μM). 4-5 day old adult female flies were systemically infected through the ventral thorax using a 0.4 mm needle. Survival of infected flies was monitored for up to 48 hours after infection. Flies that died within 12 hours were excluded from mortality determinations. Mortality assays were repeated at least three times.

5-2. 초파리 감염 모델을 통한 녹농균의 항균 효능 실험5-2. Experiment on the antibacterial efficacy of Pseudomonas aeruginosa using a Drosophila infection model

녹농균의 독성에 OxyR이 필요하기 때문에, 화학식 I 화합물은 녹농균의 독성 특성에 영향을 미칠 수 있다. 이러한 가능성을 테스트하기 위해, 본 발명은 이전 연구에서 활용된 것과 같이 화학식 I 화합물의 항균 효능을 평가하기 위해 초파리 전신 감염 모델을 사용하였다. 초파리 사육 배지에의 화합물의 용해도를 고려하여, 화학식 I 화합물로 전처리된 세균 세포를 방법란에 기술된 바와 같이 찔러 감염시켰다. Since OxyR is required for virulence of Pseudomonas aeruginosa, compounds of formula I may affect the virulence properties of Pseudomonas aeruginosa. To test this possibility, we used a Drosophila systemic infection model to evaluate the antibacterial efficacy of Formula I compounds, as utilized in previous studies. Considering the solubility of the compounds in Drosophila rearing medium, bacterial cells pretreated with compounds of formula I were pricked and infected as described in the methods section.

결과를 도 4에 나타내었다. 도 4a에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실험 조건에서 녹농균에 감염된 파리에 대한 화학식 I 화합물 처리에 의해 독성 감소가 명확하게 관찰되었다.The results are shown in Figure 4. As shown in Figure 4A, a reduction in toxicity was clearly observed by treatment with compounds of formula I on flies infected with Pseudomonas aeruginosa under the experimental conditions of the present invention.

본 발명은 또한 화학식 I 화합물 처리가 메타실린-저항성 황색포도상구균 SA3에 대해 항균 효능을 나타내지 않았다는 점에 주목하였다(도 4b). SA3 또는 다른 그람양성 병원성 세균은 과산화물 센서로서 퍼 파라로그(Fur paralog)인 PerR을 가지는 반면, OxyR은 그람-음성 세균에서 광범위하게 발견된다. 본 발명이 테스트한 어떠한 실험적 감염 조건에서도 SA3에 대한 항균 효능을 확인하지 못했고, 화학식 I 화합물이 OxyR 기능을 특이적으로 손상시켰으므로 마스터 과산화물 센서로서 OxyR을 가지는 그람-음성 병원성 세균(예를들면 녹농균)을 특이적으로 표적화한다는 결론을 내릴 수 있다. The present invention also noted that treatment with Formula I compounds did not show antibacterial efficacy against methacillin-resistant Staphylococcus aureus SA3 (Figure 4b). SA3 or other Gram-positive pathogenic bacteria have a Fur paralog, PerR, as a peroxide sensor, while OxyR is widely found in Gram-negative bacteria. Antibacterial efficacy against SA3 was not confirmed under any of the experimental infection conditions tested by the present invention, and because the compound of formula I specifically impaired OxyR function, it was used against Gram-negative pathogenic bacteria (e.g., Pseudomonas aeruginosa) that have OxyR as a master peroxide sensor. It can be concluded that it specifically targets ).

Claims (5)

하기 화학식 I로 표시되는 피라졸계 화합물 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염
[화학식 I]

A pyrazole-based compound represented by the following formula (I) or a pharmaceutically acceptable salt thereof:
[Formula I]

청구항 1에 있어서, 상기 약학적으로 허용 가능한 염은 금속 이온, 암모니아 또는 유기 염기와의 염인 것을 특징으로 하는 피라졸계 화합물 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염The method according to claim 1, wherein the pharmaceutically acceptable salt is a pyrazole-based compound or a pharmaceutically acceptable salt thereof, characterized in that it is a salt with a metal ion, ammonia, or an organic base. 하기 화학식 I로 표시되는 피라졸계 화합물 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염을 포함하는 항독력제
[화학식 I]
An anti-toxin agent containing a pyrazole-based compound represented by the following formula (I) or a pharmaceutically acceptable salt thereof:
[Formula I]
청구항 3에 있어서, 활성산소 센서인 OxyR을 가지는 그람음성 세균 병원체에 선택적 활성을 나타내는 항독력제
The anti-virulence agent according to claim 3, which exhibits selective activity against Gram-negative bacterial pathogens having OxyR, an active oxygen sensor.
청구항 3에 있어서, 녹농균에 대한 항독력제
The method of claim 3, wherein the anti-venom agent against Pseudomonas aeruginosa
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