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Inhibidores enzimáticos (IE): Estrategia de diseño muy actual

- 1/3 parte de los 50 fármacos más vendidos hoy son IE- Validez de la estrategia depende del conocimiento de: - mecanismo de la reacción catalizada - naturaleza del centro activo de la enzima - selectividad del proceso bioquímico a inhibir (huésped- microorganismo)

A BRECEPTOR deMEMBRANA

Respuestabiológica

Enzima AB

CEnzima BC

AGONISTA

ANTAGONISTA

INHIBIDOR

INHIBIDORDisminuyen la respuesta biológica

Aumentan la respuesta biológica

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Aproximaciones:

- análogos del sustrato- análogos del producto- análogos del estado de transición

Naturaleza de la inhibición

a) estabilidad de la unión E-S: - reversible (competitivo-no competitivo) - irreversible: inactivadores (alquilantes, ATB) inhibidores “suicidas” o latentes ( Inh. COX, GABA-transamisa)b) relación con el sustrato natural: - competitiva: aumenta Km, igual Vm unión al sitio activo, antimetabolitos (análogos de S) - no competitiva: aumenta Vm, igual Km unión al sitio alostérico, diseño no por analogía estructural

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- Catálisis: -covalente - electrostática

- Especificidad de una enzima:- de sustrato - de reacción: -oxidorreductasas - hidrolasas - transferasas - ligasas o sintasas - liasas - isomerasas

Isoenzimas: similar estructura y función, pero distinta cinética

Enzimas isofuncionales : igual función y distinta estructura

Cofactores: iones o coenzimas (vitaminas)

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INHIBIDORES ENZIMÁTICOS:

FARMACODINÁMICOS: enfermedades por causa interna, inhiben la degradación o producción de sustancia endógena

QUIMIOTERÁPICOS: - enfermedades por causas externas (microorganismos) - antitumorales ( no es la única aproximación terapéutica la IE)

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INHIBIDORES ENZIMÁTICOS FARMACODINÁMICOS:

1) Inhibidores de hidrolasas (ruptura de unión C-X por adición de H2O):

A) Estearasas: acetilcolinesterasa y fosfodiesterasas (AMPc y GMPc) B) Proteasas o peptidasas:- de serina:Tipos: *tripsina (inh. de trombina) *quimotripsina *elastasa - de metaloproteasas: *ECA (Zn2+), *colagenasas y encefalinasas - de aspártico: inhibidores de renina (HIV)

C) Lipasas gastrointestinales y fosfolipasas: obesidad

D) Glicosidasas: hipoglucemiantes

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2) Inhibidores de enzimas que usan fosfato de piridoxal como cofactor: sobre transaminasas generalmente inh. irreversible - GABA-transamina - Aspartato-transamina - decarboxilasas de aas. aromáticos (DOPA-decarboxilasa)

3) Inhibidores del citocromo P-450: -biosíntesis de hormonas esteroides: * inh. de aromatasa: producción de estrógenos (anticancerígenos) * inh. de HMGCoA: producción de colesterol por síntesis de mevalónico * inh. de la 5--reductasa: produción de andrógenos

4) Inhibidores de MAO y de la COMT: metabolismo dopamina, serotonina

5) Inhibidores de ATP-asas (bombas dependientes de ATP)

6) Inhibidores de la xantina oxidasa: producción de úrico (purinas)

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7) Inhibidores de la anhidrasa carbónica: actúan como diuréticos Provienen de las modificaciones estructurales de sulfas antibacterianas

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8) Inhibidores de la fosfolipasa A2 y de la ciclooxigenasa COX: Antiinflamatorios esteroides y no esteroides

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INHIBIDORES ENZIMÁTICOS: QUIMIOTERÁPICOS

A) activos sobre microorganismos: 1) Inhibidores bacterianos: - de la síntesis del ácido tetrahidrofólico: Sulfas: inhibidores competitivos reversibles

SO2H2N NH

R

amino aromáticonecesario para laactividad otra sustitución disminuye

o anula actividad

debe permitir la salificaciónpara que sea activa pKa=6.6-7.4

generalmente es un heterociclo de 5 o 6 átomos con 1 o 2 átomos de N

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NN

SSO2NH2

NH

O SO2H3C NH

CONHnC4H9

NNN

NH3CO OCH3

N N

ACETAZOLAMIDADiurético: inh. de AC

TOLBUTAMIDAhipoglucemiante oral: estimula liberación de insulina

R=

SULFAPIRIDINA

SULFATRIAZINA SULFADIAZINA

SULFONAMIDAS ANTIBACTERIANAS

NO

CH3

SULFAMETOXAZOL

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- de la biosíntesis de la pared bacteriana: - ATB -lactámicos: inhiben a la transpeptidasa reponsable de la síntesis del péptidoglicano en la formación de la pared: penicilinas, cefalosporinas, monobactamas, ácido clavulánico, tienamicina - cicloserina: antimetabolito de la D-ala - vancomicina:impide polimeración final del peptidoglicano - nitrofuranos: interfieren la síntesis y el metabolismo de azúcares y respiración celular - de la síntesis proteica bacteriana: por diferencias en la composición ribosomal entre mamíferos y bacterias (no mecanismo enzimático) - aminoglicósidos (estreptomicina) - macrólidos (eritromicina) - tetraciclinas - cloranfenicol

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2) Inhibidores virales:

- neuraminidasa o sialidasa: enzima esencial de la cubierta del virus de la gripe para que sea infectivo, antigripales

- inhibidores de proteasas y transcriptasa reversa de HIV Proteasa: aspartilproteasa (péptido dímerico de 99 aas), hidroliza la gp160 que da péptidos esenciales para la maduración del virus. - inhibidores de diseño peptidomiméticos que cambian resto amida por hidrometilamina o por hidroxietilo, ejps.: indinavir, saquinavir, ritonavir - por baja disponibilidad oral: desarrollo de no peptídicos Transcriptasa reversa: cataliza copia de ADN a partir de ARN viral, implica inhibición selectiva. Inh. Nucleosídicos: AZT, DDI, DDC, lamivudina, estavudina Inh. No nucleosídicos: efavirenz, nevirapina

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INHIBIDORES ENZIMÁTICOS:QUIMIOTERÁPICOS ANTITUMORALES

Es una de las estrategias usadas pero no la única!!!

CÁNCER:conjunto de más de 100 enfermedades diferentes caracterizadas por la pérdida del control del crecimiento celular, coninvasión local del tejido normal (neoplasia) y metástasis distantes

- Tumor sólido: primario, por difusión a otros tejidos: metástasis

- Hematopoyético: leucemias y linfomas

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Se da por cambios en la información o expresión genética por factores:

- Internos: - mutaciones de base: codón alterado (cambio de aa) - translocación de parte de gen (desenmascara oncogén) - añadido o eliminación de base errónea (altera proteínas) - cambio en la expresión de un gen

- Externos: - virus - radiaciones que generan radicales libres - compuestos químicos que se unen a ADN

- Hereditarios

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Quimioterapia: lleva a la quimiorresistencia adquirida generalmente porsobreexpresión de: - enzimas detoxificantes - de proteínas transportadoras de membrana: P-170 (MDR)

Históricamente:- gas mostaza en la Primera Guerra Mundial - cis-platino (casual) - cribado al azar de productos naturales: taxol, vinblastina

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TRATAMIENTO:

1) Inhibidores enzimáticos: 1a) inhibidores de la DHFR (antifolatos) 1b) inhibidores de biosíntesis de purinas y pirimidinas 1c) inhibidores de ADN polimerasas y otras enzimas 1d) inhibidores de la ribonucleótido reductasa (conversión de ribo- nucleótidos en desorribonucleótidos, hidroxiurea)2) Quimioterápicos que interactúan con el ADN 2a) covalentemente:- activos “per se” - profármacos activables fotólisis, oxidación o reduc. 2b) no covalentemente (no intercalante)3) Quimioterápicos que interactúan con el ADN como: Intercalantes4) Actúan sobre los microtúbulos inhibiendo la mitosis5) Quimioterápicos generadores de radicales libres6) Esteroides

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1) Inhibidores enzimáticos: 1a) inhibidores de la Dihidrofolato reductasa (DHFR) (antifolatos): - THF interviene en la introducción de un C sobre el C2 de purinas y en otras reacciones como dador de un átomo de C como COFACTOR (purinas y pirimidinas)DHFR es una enzima con mucha variación entre especies y entre célula normal y tumoral

Antifolatos:

- Estructuras de molécula compleja o completa: no selectivas sobre distintas enzimas:Metotrexate R= CH3 (no BHE), Aminopterina R= HInhibidores competitivos

- Estructuras de molécula pequeña o corta: selectivas sobre distintas enzimas: anillo de 2,4-diaminopirimidina con arilo o alquiloen C5: Trimetoprim (antibacteriano) Trimetrexato (antineoplásico)

Asociación antibacteriana: sulfa-trimetoprim

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N

N N

N

NH2

H2N

NR

CONH

COOH

COOH

N

N

OCH3

OCH3

OCH3

NH2

H2N

N

N

NH2

H2N

NR

CH3

OCH3

OCH3

OCH3

hasta 10000 veces mayor afinidad por la enzima

TRIMETOPRIM

TRIMETREXATO

METOTREXATO/ AMINOPTERINA

R=H