D. ENZIMAS COMO ALVO TERAPÊUTICO D.2.3. INIBIDORES DE ENZIMAS COM COFACTORES D.2.3.1 NAD COMO CO-FACTOR:INIBIDORES DA 3-
HIDRÓXIMETILGLUTARILCoA REDUTASE
Ana Paula Francisco QFI 2014-2015 1
Sumário: D.2.3. Inibidores de enzimas com cofatores D.2.3.1. NAD como cofator: inibidores da 3-hidróxi-3-metilglutaril Co-enzima A (HMG-CoA) D.2.3.1.1. Aplicação terapêutica D.2.3.1.2. Características estruturais e funcionais da HMG-CoA: sitio catalítico e catálise enzimática D.2.3.1.3. Inibidores reversíveis: mevastatina e lovastatina D.2.3.1.4. Otimização de protótipos
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INIBIDORES REVERSÍVEIS COMO AGENTES FARMACODINÂMICOS
• As doenças coronárias são a principal causa de
morte nos países industrializados
• O colesterol é o principal componente dos ateromas.
• 2/3 do colesterol circulante é biossíntetizado no
fígado
D.2.3.1.1 Aplicação terapêutica
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D.2.3.1.1 Aplicação terapêutica
colesterol
O colesterol pode ser biossintetizado no fígado e ingerido através da dieta. É essencial para a estrutura e função das membranas celulares e percursor dos esteróides.
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D.2.3.1.1 A biossíntese do colesterol
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Nicotinamida
Adenina
Dinucleótido
Fosfato
D.2.3.1.1 O NAD como co-factor
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D.2.3.1.1 O NAD como co-factor
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D.2.3.1.1 O NAD como co-factor
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Glu559
Lys691 Asp767
His866
D.2.3.1.2 Mecanismo enzimático da redução do hidroximetilglutaril-CoA a ácido mevalónico
Esquema do mecanismo molecular e principais interacções do
substrato (HMGCoA), mevaldeído e do ácido mevalónico com
aminoácidos do sítio catalítico da enzima
Esquema do centro activo da HMGR humana com o substrato
Istvan E S et al. EMBO J. 2000;19:819-830
Grupo funcional
Resíduo que realiza a interacção
Tipo de interacção
acção
1-C=O Glu559, Lys691
Ligação de H
Polarização do carbonilo
3-OH Asp 690, Arg 590
Ligação de H
3-CH3 Leu 853 van der Waals
5-C-OH Lys 735 Ligação iónica
Região terminal COO- cuja carga é estabilizada por ambos os resíduos
5-C=O Ser684 Ligação de H
-SH (CoA)
His866 Ligação de H
Posição adequada próxima do sítio para doar H ao grupo tiol do CoA
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K-Lys S-Ser L-Leu D-Asp E-Glu N- Asx
D.2.3.1.2 Interacções do substrato com os resíduos de aminoácido do sítio catalítico da enzima
A interação do HMG com a enzima é sobretudo polar e iónica
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OH
O
O
MeH
O
O
Me
Mevastatina: metabolito isolado dos fungos Penicillium
citrinum e de P. brevicompactum (Compactina)
A Lovastatina foi isolada de Aspergillus terreus pela Merck
(Mevinolina)
Mevastatina e Mevinolina reduzem os níveis de colesterol
por inibição competitiva da HMG-CoA redutase.
OH
O
O
MeH
O
O
Me
Me
Ki = 1.4 nM Ki = 6.4 nM
D.2.3.1.3. Inibidores reversíveis: mevastatina e lovastatina
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Mevastatina Mevinolina
Lovastatina complexada com HMG-CoA reductase: base
para a compreensão das relações estrutura-actividade
Bolsa lipofílica
Domínio HMG
1T02
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D.2.3.1.3. Inibidores reversíveis: mevastatina e lovastatina
A lovastatina inibe a HMG-CoA redutase com a lactona
hidrolisada: mimetiza o intermédio do substrato natural.
OH
OH
MeH
O
O
Me
R
CO2HCO
2H
H
OH
OH
SCoA
CO2HCO
2H
H
Bolsa lipofílica
Domínio de ligação do HMG
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D.2.3.1.3. Inibidores reversíveis: mevastatina e lovastatina
Mevastatina e lovastatina: A hidrólise destes pró-fármacos produz um 3,5-hidróxi-ácido que mimetiza o intermédio da síntese do HMG-CoA.
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D.2.3.1.3. Inibidores reversíveis: mevastatina e lovastatina
OH
O
O
MeH
O
O
Me
Me Me
OH
OH
MeH
O
O
OH
Me
CO2Na
OH
O
O
MeH
O
O
Me
R
R
2ª geração Lipofilica Pró-fármaco Derivado semi sintético
1ª geração Hidrofilica Não é pró-fármaco
D.2.3.1.4 Optimização dos protótipos
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pravastatina simvastatina Di-hidromevastatina
A unidade de decalina pode ser substituída por
grupos bis-arilo, que podem incluir heterociclos.
OH
OH
N
CO2Na
Me
Me
Me Me
F
MeO
OH
O
O
MeH
O
O
Me
Me
N
OH
OH
CO2Na
FMe
Me
NHO
Novas estatinas
D.2.3.1.4 Optimização dos protótipos
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Cerivastatina Atorvastatina
1T02
Novas estatinas
Rosuvastatina- 2004 reduz de forma rápida os níveis de colesterol das LDL
1º derivado totalmente sintético
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D.2.3.1.4 Optimização dos protótipos
As estatinas exploram a flexibilidade da HMG-CoA redutase para criar uma bolsa hidrofóbica perto do centro activo e assim aumentar a capacidade de interacção com a enzima
Interacções polares e iónicas com o centro activo
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D.2.3.1.4 Optimização dos protótipos
Esquema das interações da rosuvastatina com o centro activo da enzima
Interacções polares entre o resíduo HMG e os resíduos localizados no loop cis, Ser684, Asp690, Lys691 e lys692. O carboxilato forma uma ligação iónica com Lys735. O 5-OH ligações de H com Glu559 e Asp767. Parte lipofilica estabelece interacções hidrofobicas com Leu562, Val683, Leu553, Ala856 e Leu857 . ligação adicional entre o F e o grupo guanidina da Arg590. Para além disso forma ainda ligações de H extra entre o grupo sulfona e a Ser563 e Arg568
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D.2.3.1.4 Optimização dos protótipos
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D.2.3.1.4 Optimização dos protótipos
K-Lys S-Ser L-Leu D-Asp E-Glu H-His V-Val R-Arg
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Valores de IC50 de algumas estatinas e Km do HMG CoA
D.2.3.1.4 Optimização dos protótipos
A lactona ou o seu equivalente acíclico são essenciais (ácido 3,5-di-
hidroxivalérico ou b,d-di-hidróxi-heptanóico, com substituintes na posição
7)
O grupo CO2H deverá estar aniónico
Os grupos OH deverão estar não-substituídos
O éster butírico acomoda mais um grupo metilo
A decalina permite variações estruturais simples e a sua substituição por
anéis heterociclicos substituídos como indol (fluvastatina), piridina
(cerivastatina), pirrol (Atorvastatina) ou pirimidina (rosuvastatina),
conduz a derivados activos
D.2.3.1.4 Relações estrutura-actividade
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