EXEMESTANO, UNA ALTERNATIVA BIOCATALÍTICA POSIBLEAna Montoya Alarcón

Trabajo de Fin de Grado. Facultad de Farmacia. Universidad Complutense de Madrid

INTRODUCCIÓN Y ANTECEDENTES OBJETIVOS

METODOLOGÍA

‣ Búsqueda en diversas bases de datos

‣ Consulta de libros electrónicos, patentes registradas, tesis doctorales publicaciones en revistas científicas

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

CONCLUSIONES BIBLIOGRAFÍA

BÚSQUEDA Y ANÁLISIS DE LA

SÍNTESIS INDUSTRIAL DEL EXEMESTANO

PLANTEAMIENTO DE UNA RUTA

ALTERNATIVA UTILIZANDO

BIOCATÁLISIS

PROPUESTA DE LAS ETAPAS SINTÉTICAS

CON POSIBLE APLICACIÓN DE BIOCATÁLISIS

BÚSQUEDAS DE BIOCATALIZADORES

CANDIDATOS

- The Role of Aromasin in the Hormonal Therapy of Breast Cancer. Dank, Magdolna. Pathology Oncology Research. Vol 8, No 2. : s.n., 2002. - Microbial transformation of anti-cancer steroid exemestane and cytotoxicity of its metabolites against cancer cell lines. Elias Baydoun, Marium Bibi, Muhammad Asif Iqbal et all. Chemistry Central Journal, 7:57 : s.n., 2013. - Unravelling exemestane: From biology to clinical prospects. Ana Filipa Sobral, Cristina Amaral, Georgina Correia-da-Silva et all. Journal of Steroid Biochemistry and Molecular Biology : s.n., 2016.Heterologous expression and characterization of a 3-ketosteroid-Δ1-dehydrogenase from Gordonia neofelifaecis and its utilization in the bioconversion of androst-4,9(11)-dien-3,17-dione. Weiyi Wang, Fanglan Ge, Caihong Ma, et all. 3 Biotech, 7:19 : s.n., 2017 - Structural and biochemical insights into 7beta-hydroxysteroid dehydrogenase stereoselectivity. Simone Savino, Erica Elisa Ferrandi, Federico Forneris et all. Proteins; 84:859–865. : s.n., 2016. - Microbial transformation of testosterone by Rhizopus stolonifer and Fusarium lini. Amal Al-Aboudi, Mohammad Yasin Mohammad, S. Ghulam et all. Natural Product Research: Formerly Natural Product Letters, 22:17, 1498-1509 : s.n., 2008. - Biotransformation of testosterone and testosterone heptanoate by four filamentous fungi. Ghasemi, S., Mohajeri, M., Habibi, Z. Steroids : s.n., 2014.

CONCEPTO DE BIOTRANSFORMACIÓN

APARICIÓN DE BIOCATÁLISIS APLICADA

AUGE DE LA APLICACIÓN DE BIOCATALIZADORES EN PROCESOS

INDUSTRIALES A FINALES DEL SIGLO XIX

PRIMER EMPLEO DE LA BIOCATÁLISIS EN ESTEROIDES:

LA HIDROXILACIÓN MICROBIANA EN LA MOLÉCULA DEL COLESTEROL EN 1949

Figura 1. Hidroxilación del colesterol por Proactinomyces roseus

BIOTECNOLOGÍA BLANCA

Empleo de biocatálisis con el uso de células enteras o enzimas aisladas y purificadas

‣ Promover tecnologías químicas innovadoras

Reducción de producción de residuos y menor daño al medio ambiente

‣ Mayor selectividad Facilitando la producción directa del elemento de interés

‣ Mayor especificidad Permite reducir el número de reacciones sintéticas

‣ Práctica segura Condiciones de reacción sin utilizar temperaturas ni presiones extremas

6-METILENADROSTA-1,4-DIEN-3,17-DIONA

Inhibidor irreversible de la

aromatasa de tipo esteroideo

Presenta una estructura análoga a la androstenediona, substrato natural de

la aromatasa

Al interaccionar con el centro activo de la enzima, la inactiva, y

el proteosoma degradaría esta

enzima

Utilizado en el tratamiento de

cáncer de mama con

receptor ER +

CÁNCER DE MAMA

• Es una enfermedad heterogénea

• Presencia de biomarcadores con gran relevancia pronóstica (RE, RP, HER 2)

• Representa aproximadamente un 23% de los casos totales de cáncer

PERIODO PREPATOGÉNICO

PERIODO PATOGÉNICO

FACTORES DE RIESGO

TRATAMIENTO

• Sexo femenino y edad

• Utilización de ACOs

• Antecedentes familiares

• Obesidad

• Consumo de alcohol y tabaco

• Cirugia

• Radioterapia

• Inmunología

• Quimioterapia

Figura 2. Anatomía de la mama. National Cancer Institute

Figura 3. Síntesis industrial del exemestano a partir de testosterona

17-HIDROXIESTEROIDE DESHIDROGENASA

3-CETOESTEROID-Δ1-DESHIDROGENASA (KSTD)

Enzima microbiana que cataliza la trans-eliminación de los átomos de hidrógeno en los carbonos 1 y 2 del anillo A del esteroide. EN AMBAS PROPUESTAS DE BIOCATALIZADORES SE

UTILIZAN CÉLULAS ENTERAS, ES DECIR, EL MICROORGANISMO COMPLETO YA QUE LAS REACCIONES

CATALIZADAS SON REDOX• Enzima dependiente de FADH

• Encontrada en distintas bacterias como Mycobacterium sp., Pseudomonas sp. y Arthrobacter sp.

• Amplio espectro de sustratos

• Sustratos de preferencia:

CARACTERÍSTICAS

Amplificación del gen de la enzima KstD

Empleo de la enzima 3-cetoesteroid-Δ1-deshidrogenasa de Gordonia neofelifaecis

Introducción de la enzima en un vector comercial de E.coli pET28a (+)

Prueba de la enzima expresada en células de E.coli en la androst-4,9(11)-

dien-3,17-diona

Figura 4. Reacción catalizada por KstD de G. neofelifaecis expresada en E.coli utilizando androst-4,9(11)-dien-3,17-diona

ANDROST-4,9(11)-DIEN-3,17-DIONA

ANDROS-1,4-EN-3,17-DIONA

Enzimas dependientes de un cofactor

Los cofactores deben

regenerarse

El resto de componentes celular se encargan de la

regeneración

Los cofactores son:

• Moléculas relativamente inestable

• Caras para utilizarlas en cantidades estequiométricas

Figura 5. Esquema de enzima dependiente de cofactor. Pearson Education.

Oxidorreductasa que cataliza la oxidación o reducción de la función hidroxilo o cetona de la posición 17 del esteroide

Presente en numerosos microorganismos destacando Absidia griseolla o Fusarium fujikuroi.

A pesar de que fueron estudiados otros microorganismos como R.stolonifer, F.lini, F.solani, tanto A.griseolla como F.fujikuroi dan como resultado un metabolito

mayoritario con el grupo hidroxilo inicial oxidado.

Figura 6. Compuestos originados de la testosterona con A.griseolla y F.fujikuroi.

LA EXTRAPOLACIÓN DE LOS RESULTADOS

OBTENIDOS EN LOS ESTUDIOS CON EL FIN DE ADAPTACIÓN EN EL

EXEMESTANO

MEJORA DE LAS LIMITACIONES DE LA

BIOCATÁLISIS CON UN MAYOR CONOCIMIENTOS

DE LOS BIOCATALIZADORES

FAVORECERÍA LA OPTIMIZACIÓN DEL

PROCESO SINTÉTICO DE ANTICANCERÍGENOS,

SINTETIZADOS EN ELEVADAS CANTIDADES

IMPORTANCIA Y AUGE DE LA BIOCATÁLISIS

COMO ALTERNATIVA A LA QUÍMICA

TRADICIONAL