https://hdl.handle.net/10481/67006 2026-04-15T05:33:13Z 2026-04-15T05:33:13Z Kopp, Nicole Catapano, Carlo Civenni, Gianluca Laurini, Erik Pricl, Sabrina Humpf, Hans-Ulrich Almansa, Carmen Nieto López, Francisco Rafael Schepmann, Dirk Wünsch, Bernhard https://hdl.handle.net/10481/110313 2026-01-27T10:01:59Z

Chemoenzymatic synthesis of 2,6-disubstituted tetrahydropyrans with high σ1 receptor affinity, antitumor and analgesic activity Kopp, Nicole; Catapano, Carlo; Civenni, Gianluca; Laurini, Erik; Pricl, Sabrina; Humpf, Hans-Ulrich; Almansa, Carmen; Nieto López, Francisco Rafael; Schepmann, Dirk; Wünsch, Bernhard 1,3-Dioxanes 1 and cyclohexanes 2 bearing a phenyl ring and an aminoethyl moiety in 1,3-relationship to each other represent highly potent σ1 receptor antagonists. In order to increase the chemical stability of the acetalic 1,3-dioxanes 1 and the polarity of the cyclohexanes 2, tetrahydropyran derivatives 3 equipped with the same substituents were designed, synthesized and pharmacologically evaluated. The key step of the synthesis was a lipase-catalyzed enantioselective acetylation of the alcohol (R)-5 leading finally to enantiomerically pure test compounds 3a-g. With respect to σ1 receptor affinity and selectivity over a broad range of related (σ2, PCP binding site) and further targets, the enantiomeric benzylamines 3a and cyclohexylmethylamines 3b represent the most promising drug candidates of this series. However, the eudismic ratio for σ1 binding is only in the range of 2.5–3.3. Classical molecular dynamics (MD) simulations confirmed the same binding pose for both the tetrahydropyran 3 and cyclohexane derivatives 2 at the σ1 receptor, according to which: i) the protonated amino moiety of (2S,6R)-3a engages the same key polar interactions with Glu172 (ionic) and Phe107 (π-cation), ii) the lipophilic parts of (2S,6R)-3a are hosted in three hydrophobic regions of the σ1 receptor, and iii) the O-atom of the tetrahydropyran derivatives 3 does not show a relevant interaction with the σ1 receptor. Further in silico evidences obtained by the application of free energy perturbation and steered MD techniques fully supported the experimentally observed difference in receptor/ligand affinities. Tetrahydropyrans 3 require a lower dissociative force peak than cyclohexane analogs 2. Enantiomeric benzylamines 3a and cyclohexylmethylamines 3b were able to inhibit the growth of the androgen negative human prostate cancer cell line DU145. The cyclohexylmethylamine (2S,6R)-3b showed the highest σ1 affinity (Ki(σ1) = 0.95 nM) and the highest analgesic activity in vivo (67%).; Los 1,3-dioxanos 1 y los ciclohexanos 2, con un anillo fenilo y una fracción aminoetilo en relación 1,3, representan antagonistas muy potentes del receptor sigma-1. Para aumentar la estabilidad química de los 1,3-dioxanos acetálicos 1 y la polaridad de los ciclohexanos 2, se diseñaron, sintetizaron y evaluaron farmacológicamente derivados de tetrahidropirano 3 con los mismos sustituyentes. El paso clave de la síntesis fue una acetilación enantioselectiva del alcohol (R)-5, catalizada por lipasa, que finalmente dio lugar a los compuestos de prueba enantioméricamente puros 3a-g. Con respecto a la afinidad y selectividad del receptor sigma-1 en una amplia gama de dianas relacionadas (sigma-2, sitio de unión de PCP) y otras dianas, las bencilaminas enantioméricas 3a y ciclohexilmetilaminas 3b representan los fármacos candidatos más prometedores de esta serie. Sin embargo, la razón eudísmica para la unión de sigma-1 se encuentra solo en el rango de 2,5-3,3. Las simulaciones de dinámica molecular (MD) clásica confirmaron la misma posición de unión para los derivados de tetrahidropirano 3 y ciclohexano 2 en el receptor sigma-1, según la cual: i) la fracción amino protonada de (2S,6R)-3a participa en las mismas interacciones polares clave con Glu172 (iónico) y Phe107 (catión), ii) las partes lipofílicas de (2S,6R)-3a se alojan en tres regiones hidrofóbicas del receptor 1, y iii) el átomo de O de los derivados de tetrahidropirano 3 no muestra una interacción relevante con el receptor 1. Evidencias adicionales in silico obtenidas mediante la aplicación de perturbación de energía libre y técnicas de MD dirigida respaldaron plenamente la diferencia observada experimentalmente en las afinidades receptor/ligando. Los tetrahidropiranos 3 requieren un pico de fuerza disociativa menor que los análogos de ciclohexano 2. Las bencilaminas enantioméricas 3a y ciclohexilmetilaminas 3b inhibieron el crecimiento de la línea celular de cáncer de próstata humano andrógeno-negativo DU145. La ciclohexilmetilamina (2S,6R)-3b mostró la mayor afinidad sigma-1 (Ki(sigma-1) = 0,95 nM) y la mayor actividad analgésica in vivo (67%). This work was supported by the Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), which is gratefully acknowledged. We thank Prof. Dr. S. Grimme for calculating the CD spectra.

Bechthold, Elena Schreiber, Julian A Ritter, Nadine Schepmann, Dirk Daniliuc, Constantin González Cano, Rafael Nieto López, Francisco Rafael Seebohm, Guiscard Wünsch, Bernhard https://hdl.handle.net/10481/110213 2026-01-26T08:26:20Z

Synthesis of tropane-based σ1 receptor antagonists with antiallodynic activity Bechthold, Elena; Schreiber, Julian A; Ritter, Nadine; Schepmann, Dirk; Daniliuc, Constantin; González Cano, Rafael; Nieto López, Francisco Rafael; Seebohm, Guiscard; Wünsch, Bernhard Siguiendo el concepto de restricción conformacional para obtener ligandos σ1 de alta afinidad, el anillo de piperidina del eliprodil se sustituyó por el sistema tropano bicíclico y se introdujo un doble enlace exocíclico. Los bencilidenetropanos 9 previstos se prepararon mediante la conversión de la tropanona 10 en la mezcla racémica de (Z)-14 y (E)-14. La reacción del racemato (Z)-14/(E)-14 con 2-feniloxirano enantioméricamente puro con configuración (R) o (S) proporcionó mezclas de β-aminoalcoholes diastereoméricos (R,Z)-9 y (R,E)-9, así como (S,Z)-9 y (S,E)-9, que se separaron mediante HPLC quiral, respectivamente. El análisis de la estructura cristalina mediante rayos X de (S,Z)-9 permitió la asignación inequívoca de la configuración de los cuatro estereoisómeros. En estudios de unión a receptores con radioligandos, (R,E)-9 y (S,Z)-9 mostraron una afinidad subnanomolar por σ1 con proporciones eudísmicas de 8,3 y 40. En ambos compuestos, la fracción 4-fluorofenilo está orientada hacia el C-5 configurado en (S) del sistema tropano. Ambos compuestos muestran una alta selectividad por el receptor σ1 sobre el subtipo σ2, pero una selectividad moderada sobre los receptores NMDA GluN2B. In vivo, (R,E)-9 (Ki(σ1) = 0,80 nM) mostró una alta actividad antialodínica en el ensayo de capsaicina. El efecto de (R,E)-9 podría revertirse mediante la preadministración del agonista σ1 PRE-084, lo que confirma la actividad antagonista σ1 de (R,E)-9.; Following the concept of conformational restriction to obtain high affinity σ1 ligands, the piperidine ring of eliprodil was replaced by the bicyclic tropane system and an exocyclic double bond was introduced. The envisaged benzylidenetropanes 9 were prepared by conversion of tropanone 10 into the racemic mixture of (Z)-14 and (E)-14. Reaction of racemate (Z)-14/(E)-14 with enantiomerically pure (R)- or (S)-configured 2-phenyloxirane provided mixtures of diastereomeric β-aminoalcohols (R,Z)-9 and (R,E)-9 as well as (S,Z)-9 and (S,E)-9, which were separated by chiral HPLC, respectively. X-ray crystal structure analysis of (S,Z)-9 allowed the unequivocal assignment of the configuration of all four stereoisomers. In receptor binding studies with radioligands, (R,E)-9 and (S,Z)-9 showed subnanomolar σ1 affinity with eudismic ratios of 8.3 and 40. In both compounds the 4-fluorophenyl moiety is oriented towards (S)-configured C-5 of the tropane system. Both compounds display high selectivity for the σ1 receptor over the σ2 subtype but moderate selectivity over GluN2B NMDA receptors. In vivo, (R,E)-9 (Ki(σ1) = 0.80 nM) showed high antiallodynic activity in the capsaicin assay. The effect of (R,E)-9 could be reversed by pre-administration of the σ1 agonist PRE-084 confirming the σ1 antagonistic activity of (R,E)-9.

Blicker, Luca González Cano, Rafael Laurini, Erik Nieto, Francisco R Schmidt, Judith Schepmann, Dirk Pricl, Sabrina Wünsch, Bernhard https://hdl.handle.net/10481/109850 2026-01-19T08:44:35Z

Conformationally restricted σ1 receptor antagonists from (–)-isopulegol Blicker, Luca; González Cano, Rafael; Laurini, Erik; Nieto, Francisco R; Schmidt, Judith; Schepmann, Dirk; Pricl, Sabrina; Wünsch, Bernhard Antagonists at σ1 receptors have great potential for the treatment of neuropathic pain. Starting from monoterpene (−)-isopulegol (1), aminodiols 8−11 were obtained and transformed into bicyclic 13−16 andtricyclic ligands 19−22. Aminodiols 8−11 showed higher σ1 affinity than the corresponding bicyclic 13−16 and tricyclic derivatives 19−22. (R)-configuration in the side chain of aminodiols (8 and 10) led to higher σ1 affinity than (S)-configuration (9 and 11). 4-Benzylpiperidines (b-series) revealed higher σ1 affinity than 4-phenylbutylamines (a-series). Aminodiol 8b showed very high σ1 affinity (Ki = 1.2 nM), excellent selectivity over σ2 receptors, and promising logD7.4 (3.05) and lipophilic ligand efficiency (5.87) values. Molecular dynamics simulations were conducted to analyze the σ1 affinity and selectivity on an atomistic level. In the capsaicin assay, 8b exhibited similar antiallodynic activity to the prototypical σ1 antagonist S1RA. The antiallodynic activity of 8b was removed by co-application of the σ1 agonist PRE-084, proving σ1 antagonism being involved in the antiallodynic effect; Los antagonistas de los receptores σ1 poseen un gran potencial para el tratamiento del dolor neuropático. Partiendo del monoterpeno (−)-isopulegol (1), se obtuvieron los aminodioles 8–11, los cuales fueron transformados en ligandos bicíclicos 13–16 y tricíclicos 19–22. Los aminodioles 8–11 mostraron una mayor afinidad por σ1 que los correspondientes derivados bicíclicos 13–16 y tricíclicos 19–22. La configuración (R) en la cadena lateral de los aminodioles (8 y 10) dio lugar a una afinidad por σ1 superior a la de la configuración (S) (9 y 11). Las 4-bencilpiperidinas (serie b) revelaron una mayor afinidad por σ1 que las 4-fenilbutilaminas (serie a). El aminodiol 8b mostró una afinidad por σ1 muy alta ($K_{i} = 1.2$ nM), una excelente selectividad frente a los receptores σ2, y valores prometedores de logD7.4 (3.05) y de eficiencia de ligando lipofílico (5.87). Se realizaron simulaciones de dinámica molecular para analizar la afinidad y selectividad por σ1 a nivel atomístico. En el ensayo de capsaicina, el compuesto 8b exhibió una actividad antialodínica similar a la del antagonista σ1 prototípico, S1RA. La actividad antialodínica de 8b fue revertida mediante la coadministración del agonista σ1 PRE-084, demostrando que el antagonismo de σ1 está involucrado en el efecto antialodínico

Wilke, Julian Kawamura, Tatsuro Xu, Hao Brause, Alexandra Friese, Alexandra Metz, Malte Schepmann, Dirk Wünsch, Bernhard Artacho Cordón, Antonia Nieto López, Francisco Rafael Watanabe, Nobumoto Osada, Hiroyuki Ziegler, Slava Waldmann, Herbert https://hdl.handle.net/10481/109843 2026-01-19T08:18:23Z

Discovery of a novel σ1 receptor antagonist by combination of unbiased cell painting and thermal proteome profiling Wilke, Julian; Kawamura, Tatsuro; Xu, Hao; Brause, Alexandra; Friese, Alexandra; Metz, Malte; Schepmann, Dirk; Wünsch, Bernhard; Artacho Cordón, Antonia; Nieto López, Francisco Rafael; Watanabe, Nobumoto; Osada, Hiroyuki; Ziegler, Slava; Waldmann, Herbert Phenotypic screening for bioactive small molecules is typically combined with affinity-based chemical proteomics to uncover the respective molecular targets. However, such assays and the explored bioactivity are biased toward the monitored phenotype, and target identification often requires chemical derivatization of the hit compound. In contrast, unbiased cellular profiling approaches record hundreds of parameters upon compound perturbation to map bioactivity in a broader biological context and may link a profile to the molecular target or mode of action. Herein we report the discovery of the diaminopyrimidine DP68 as a Sigma 1 (σ1) receptor antagonist by combining morphological profiling using the Cell Painting assay and thermal proteome profiling. Our results highlight that integration of complementary profiling approaches may enable both detection of bioactivity and target identification for small molecules.; El cribado fenotípico de pequeñas moléculas bioactivas suele combinarse con la proteómica química basada en la afinidad para descubrir sus respectivos objetivos moleculares. Sin embargo, este tipo de ensayos y la bioactividad explorada están sesgados hacia el fenotipo monitorizado, y la identificación del objetivo a menudo requiere la derivación química del compuesto seleccionado (hit). En cambio, los enfoques de perfilado celular no sesgados registran cientos de parámetros tras la perturbación del compuesto para mapear la bioactividad en un contexto biológico más amplio, pudiendo vincular un perfil con el objetivo molecular o el modo de acción. En este trabajo, describimos el descubrimiento de la diaminopirimidina DP68 como un antagonista del receptor Sigma 1 (σ1) mediante la combinación del perfilado morfológico (utilizando el ensayo Cell Painting) y el perfilado proteómico térmico. Nuestros resultados destacan que la integración de enfoques de perfilado complementarios puede permitir tanto la detección de la bioactividad como la identificación de los objetivos de las moléculas pequeñas. Research at the Max Planck Institute of Molecular Physiology was supported by the Max Planck Society, Germany and was co-funded by the European Union (Drug Discovery Hub Dortmund [DDHD], EFRE-0200481). J.W. is a fellow of the International Max Planck Research School for Chemical and Molecular Biology (IMPRS-CMB).

Dichiara, Maria Artacho Cordón, Antonia Turnaturi, Rita Santos Caballero, Miriam González Cano, Rafael Pasquinucci, Lorella Barbaraci, Carla Rodríguez Gómez, Isabel María Gómez Guzmán, Manuel Marrazzo, Agostino Cobos del Moral, Enrique José Amata, Emanuele https://hdl.handle.net/10481/75477 2022-06-14T09:15:47Z

Dual sigma-1 receptor antagonists and hydrogen sulfide-releasing compounds for pain treatment: design, synthesis and pharmacological evaluation Dichiara, Maria; Artacho Cordón, Antonia; Turnaturi, Rita; Santos Caballero, Miriam; González Cano, Rafael; Pasquinucci, Lorella; Barbaraci, Carla; Rodríguez Gómez, Isabel María; Gómez Guzmán, Manuel; Marrazzo, Agostino; Cobos del Moral, Enrique José; Amata, Emanuele The development of σ1 receptor antagonists hybridized with a H2S-donor is here reported. We aimed to obtain improved analgesic effects when compared to σ1 receptor antagonists or H2S-donors alone. In an in vivo model of sensory hypersensitivity, thioamide 1a induced analgesia which was synergistically enhanced when associated with the σ1 receptor antagonist BD-1063. The selective σ1 receptor agonist PRE-084 completely reversed this effect. Four thioamide H2S-σ1 receptor hybrids (5a8a) and their amide derivatives (5b8b) were synthesized. Compound 7a (AD164) robustly released H2S and showed selectivity for σ1 receptor over σ2 and opioid receptors. This compound induced marked analgesia that was reversed by PRE-084. The amide analogue 7b (AD163) showed only minimal analgesia. Further studies showed that 7a exhibited negligible acute toxicity, together with a favorable pharmacokinetic profile. To the best of our knowledge, compound 7a is the first dual-acting ligand with simultaneous H2S-release and σ1 antagonistic activities.