N. E. Zhou et al. / Bioorg. Med. Chem. Lett. 13 (2003) 139–141
141
most potent compounds have the phenylthiol (16) or
phenylsulfonyl (17) group at C-4 with IC50 values in the
subnanomolar range for cathepsin L.
Bey, P. J. Med. Chem. 1990, 33, 11. Li, Z.; Patel, G. S.;
Golubski, Z. E.; Hori, H.; Tehrani, K.; Foreman, J. E.; Eve-
leth, D. D.; Bartus, R. T.; Powers, J. C. J. Med. Chem. 1993,
36, 3472.
7. Rasnick, D. Anal. Biochem. 1985, 149, 461. Huang, L.; Lee,
A.; Ellman, J. A. J. Med. Chem. 2002, 45, 676. Smith, R. A.;
Copp, L. J.; Coles, P. J.; Pauls, H. W.; Robinson, V. J.;
Spencer, R. W.; Heard, S. B.; Krantz, A. J. Am. Chem. Soc.
1988, 110, 4429. Marquis, R. W.; Ru, Y.; Zeng, J.; Lee Trout,
R. E.; LoCastro, S. M.; Gribble, A. D.; Witherington, J.;
Fenwick, A. E.; Garnier, B.; Tomaszek, T.; Tew, D.; Hemling,
M. E.; Quinn, C. J.; Smith, W. W.; Zhao, B.; McQueney,
M. S.; Janson, C. A.; D’Alessio, K.; Veber, D. F. J. Med.
Chem. 2001, 44, 725. Marquis, R. W.; Ru, Y.; LoCastro, S. M.;
Zeng, J.; Yamashita, D. S.; Oh, H.; Erhard, K. F.; Davis, L. D.;
Tomaszek, T. A.; Tew, D.; Salyers, K.; Proksch, J.; Ward, K.;
Smith, B.; Levy, M.; Cummings, M. D.; Haltiwanger, R. C.;
Trescher, G.; Wang, B.; Hemling, M. E.; Quinn, C. J.; Cheng,
H. Y.; Lin, F.; Smith, W. W.; Janson, C. A.; Zhao, B.;
McQueney, M. S.; D’Alessio, K.; Lee, C. P.; Marzulli, A.;
Dodds, R. A.; Blake, S.; Hwang, S. M.; James, I. E.; Gress,
C. J.; Bradley, B. R.; Lark, M. W.; Gowen, M.; Veber, D. F. J.
Med. Chem. 2001, 44, 1380. Tokuyama, H.; Isaka, M.; Naka-
mura, E. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 1175. Conroy, J. L.;
Sanders, T. C.; Seto, C. T. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 4285.
Conroy, J. L.; Abato, P.; Ghosh, M.; Austermuhle, M. I.;
Kiefer, M. R.; Seto, C. T. Tetrahedron Lett. 1998, 39, 8253.
8. Gour-Salin, B. J.; Lachance, P.; Bonneau, P. R.; Storer,
A. C.; Kirschke, H.; Bromme, D. Bioorg. Chem. 1994, 22, 227.
9. Palmer, J. T.; Rasnick, D.; Klaus, J. L.; Bromme, D. J.
Med. Chem. 1995, 38, 3193.
10. Altmann, E.; Renaud, J.; Green, J.; Farley, D.; Cutting,
B.; Jahnke, W. J. Med. Chem. 2002, 45, 2352.
11. Newall, C. E.; Hallam, P. D. In Comprehensive Medicinal
Chemistry; Hansch, C.; Sammes, P. J.; Taylor, J. B., Eds.;
Pergamon: Oxford, 1990, p 605.
12. Mascaretti, O. A.; Boschetti, C. E.; Danelon, G. O.; Mata,
E. G.; Roveri, O. A. Curr. Med. Chem. 1995, 1, 441.
13. Hanzlik, R. P.; Jacober, S. P.; Zygmunt, J. Biochim. Bio-
phys. Acta 1991, 1073, 33. Berti, P. J.; Faerman, C. H.; Storer,
A. C. Biochemistry 1991, 30, 1394.
14. Cimarusti, C. M.; Bonner, D. P.; Breuer, H.; Chang,
H. W.; Fritz, A. W.; Floyd, D. M.; Kissick, T. P.; Koster,
W. H.; Kronenthal, D.; Massa, F.; Mueller, R. H.; Pluscec, J.;
Slusarchyk, W. A.; Sykes, R. B.; Taylor, M.; Weaver, E. R.
Tetrahedron 1983, 39, 2577.
In summary, we have identified the b-lactam moiety as a
new class of pharmacophore for the papain type of
cysteine proteases inhibitors. Some of these compounds
are potent and selective inhibitor especially against
cathepsin L and related cathepsins K and S compared
to cathepsin B inhibition. Generally, the inhibitory
potency depends on the electro negativity property of
substituents and its stereochemistry at C4.
References and Notes
1. Delaisse, J. M.; Ledent, P.; Vaes, G. Biochem. J. 1991, 279,
167. Maciewicz, R. A.; Van der Stapper, J. W. J.; Paraskewa,
C.; Williams, A. C.; Hague, A. Biochem. Soc. Trans. 1991, 19,
362. Esser, R. E.; Angelo, R. A.; Murphey, M. B.; Watts, L.
M.; Thornburg, L. P.; Palmer, J. T.; Talhouk, J. W.; Smith, R.
E. Arthritis Rheumatism 1994, 37, 236. Thomson, S. K.; Hal-
bert, S. M.; Bossard, M. J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1997,
94, 14249. Semenov, A.; Olson, J. E.; Rosental, P. J. Anti-
microbiol. Agents Chemother. 1998, 42, 2254. Engel, C.; Doyle,
P.; Hsieh, I.; McKerrow, J. H. J. Exp. Med. 1998, 188, 725.
2. Chapman, H. A.; Riese, R. J.; Shi, G. P. Annu. Rev. Phy-
siol. 1997, 59, 63. Smith, W. W.; Abdel-Meguid, S. S. Exp.
Opin. Ther. Pat. 1999, 9, 683. Henkin, J. Annu. Rep. Med.
Chem. 1993, 28, 151. Michaud, S.; Gour, B. J. Exp. Opin.
Ther. Pat. 1998, 8, 645. Elliott, E.; Sloane, B. F. Exp. Opin.
Ther. Pat. 1996, 6, 12. Veber, D. F.; Thompson, S. K. Curr.
Opin. Drug Disc. Dev. 2000, 3, 362.
3. Reviews on cysteine proteases inhibitors: Demuth, H.-U. J.
Enzyme Inhib. 1990, 3, 249. Kranz, A. Annu. Rep. Med. Chem.
1993, 28, 187. Otto, H.; Schirmeister, T. Chem. Rev. 1997, 133.
Yamashita, D. S.; Dodds, R. A. Curr. Pharm. Des. 2000, 6, 1.
Leung, D.; Abbenante, G.; Fairlie, D. P. J. Med. Chem. 2000,
43, 305. Marquis, R. W. Ann. Rep. Med. Chem. 2000, 35, 309.
Leung-Toung, R.; Li, W.; Tam, T. F.; Karimian, K. Curr.
Med. Chem. 2002, 9, 979.
4. Hanzlik, R. P.; Jacober, S. P.; Zygmunt, J. Biochim. Bio-
phys. Acta 1991, 1073, 33.
5. Hanzlik, R. P.; Zygmunt, J.; Moon, J. B. Biochim. Biophys.
Acta 1990, 1035, 62. Falgueyret, J. P.; Oballa, R. M.; Oka-
moto, O.; Wesolowski, G.; Aubin, Y.; Rydzewski, R. M.;
Prasit, P.; Riendeau, D.; Rodan, S. B.; Percival, M. D. J. Med.
Chem. 2001, 44, 94.
15. Arnould, J. C.; Boutron, P.; Pasquet, M. J. Eur. J. Med.
Chem. 1992, 27, 131.
16. Konoso, T.; Oida, S. Chem. Pharm. Bull. 1991, 39, 2212.
17. Barrett, A. J.; Kembhavi, A. A.; Brown, M. A.; Kirschke, H.;
Knight, G.; Tamai, M.; Hanaka, K. Biochem. J. 1982, 201, 189.
6. Angelastro, M. P.; Mehdi, S.; Burkhart, J. P.; Peet, N. P.;