Highly pleiotropic and constitutively active protein kinase CK2 is a key target in cancer therapy, but only one small‐molecule inhibitor has reached clinical trials—CX‐4945. In this study, we present the indeno[1,2‐b]indole derivative 5‐isopropyl‐4‐methoxy‐7‐methyl‐5,6,7,8‐tetrahydroindeno[1,2‐b]indole‐9,10‐dione (5a‐2) that decreased the intracellular CK2 activity in A431, A549, and LNCaP tumor cell lines analogous to CX‐4945 (> 75% inhibition at 20 µm) and similarly blocked CK2‐specific Akt phosphorylation in LNCaP cells. Cellular uptake analysis demonstrated higher intracellular concentrations of 5a‐2 (408.3 nm) compared with CX‐4945 (119.3 nm). This finding clarifies the comparable effects of both compounds on the intracellular CK2 activity despite their different inhibitory potency in vitro [IC₅₀ = 25 nm (5a‐2) and 3.7 nm (CX‐4945)]. Examination of the effects of both CK2 inhibitors on cancer cells using live‐cell imaging revealed notable differences. Whereas CX‐4945 showed a stronger pro‐apoptotic effect on tumor cells, 5a‐2 was more effective in inhibiting tumor cell migration. Our results showed that 49% of intracellular CX‐4945 was localized in the nuclear fraction, whereas 71% of 5a‐2 was detectable in the cytoplasm. The different subcellular distribution, and thus the site of CK2 inhibition, provides a possible explanation for the different cellular effects. Our study indicates that investigating CK2 inhibition‐mediated cellular effects in relation to the subcellular sites of CK2 inhibition may help to improve our understanding of the preferential roles of CK2 within different cancer cell compartments.

La protéine kinase caséine kinase 2 (CK2) est une sérine/thréonine kinase hautement pléiotrope dont la liste des substrats est supérieure à 500 protéines, lesquelles sont impliquées dans un large éventail de fonctions cellulaires. Les sous-unités catalytiques de CK2 (alpha et/ou alpha') sont constitutivement actives soit seules soit en combinaison avec les sous-unités régulatrices béta pour former une protéine hétérotétramérique (holoenzyme). Une troisième isoforme de la sous-unité catalytique, désignée CK2α'', a été découverte plus récemment et peu d'informations sont actuellement disponibles. L'activité hautement constitutive de CK2 est suspectée de contribuer au phénomène de néoplasie. Une stratégie de conception d'inhibiteurs tétracycliques ciblant le site ATP de la CK2 a permis l'élaboration de trois séries de composés comportant le motif indéno[1,2-b]indole. Un procédé multi-étapes de synthèse a permis de fonctionnaliser précisément le cycle D du noyau indéno[1,2-b]indole et de générer une première chimiothèque de molécules originales. Toutes les molécules finales ont été testées sur la protéine kinase humaine CK2 (Muenster) et certaines ont présentées des CI50 de l'ordre du submicromolaire. L'analyse des Relations Structure-Activité (SAR) et la construction d'un modèle 3D-QSAR (Duesseldorf) a contribué à affiner le choix des substituants introduits sur le châssis moléculaire développé. Les indéno[1,2-b]indoles fonctionnalisés les plus prometteurs ont été également testés sur d'autres cibles biologiques comme la phosphatase CDC25A (Metz) et la kinase DYRK1B (Saarbruecken). Des études de modélisation moléculaire (Duesseldorf) utilisant les données cristallographiques disponibles de l'enzyme ont permis d'analyser les interactions ligand-protéine. Les inhibiteurs les plus puissants in vitro ont été testés sur quatre lignées cellulaires normales afin d'établir leur profil cytotoxique (Centre de Recherche en Cancérologie de Lyon)