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

3

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

5

Nicotinamida

Adenina

Dinucleótido

Fosfato

D.2.3.1.1 O NAD como co-factor

6

7

D.2.3.1.1 O NAD como co-factor

8

D.2.3.1.1 O NAD como co-factor

9

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

13

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

20

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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