Miércoles 17 de junio 2009Pedro García

Karen Barquero y Chistian De Ford

Continuación de la clase de Intercalación a ADN

La topoisomerasa parte una hebra en el lado 3’ del ADN, el mecanismo general de la enzima topoizomerasa I es que se une y queda anclada a la porción 3’ de la hebra ADN, y corta sólo una hebra, va a quedar anclada a la porción 3’ que cortó, lo que pasa con la otra hélice inmediatamente adyacente, es que ésta va a travesar a partir del corte que se produjo y al pasar la hebra de un lado a otro se elimina esa vuelta, se eliminan loops o hélices. Esto va en contra del súper enrrollamiento del ADN, eliminando hélices y hélices vamos a quedar con un ADN lineal donde sí pueden entrar enzimas como ADN polimerasas y enzimas reparadoras por lo tanto se puede dar la transcripción del ADN Y ARN. Después de que el ADN pasa, la enzima vuelve a unir el corte que había hecho y la enzima se disocia.

ADN se abre, pasa la hebra y el ADN se cierra, queda en el mismo lugar, porque se partieron dos zonas que están muy cercanas y es el único lugar donde se va a tener corte.

Mecanismo de ADN Topoisomerasa II Es un homodímero, o sea una proteína que está formada por dos subunidades completamente iguales. Necesita del ATP para ejercer su función. Esta enzima rompe dos hebras del ADN, se une al lado 5’ de las hebras que corta. La enzima corta y luego une. Básicamente hay un segmento G que va a ser cortado y un segmento T que va a ser transferido de un lado a otro para eliminarlo por súper enrrollamiento.

Una diferencia es que la ADN topoisomerasa I quita las hélices dentro de las mismas dobles hélices. La topoisomerasa II quita las vueltas dentro del ADN como tal, o sea si tiene la cromatina, una doble hélice enrollado sobre si misma, se quita este enrrollamiento. La topoisomerasa I actúa sobre sólo una hebra y la topoisomerasa II (TP II) sobre dos hebras de ADN, esta es una diferencia bien marcada.

La enzima TP II se une al segmento G que va a cortar, lo corta, hay una separación de 4 bases. En la topoisomerasa I como sólo se corta una hebra d ADN y por estar cercano

no se disocia completamente, luego es fácil que se una nuevamente, hay otra hélice cercana que dice aquí fue donde se corto. Lo que pasa en la topoisomerasa II es que como se cortan las dos hebras, estos dos segmentos de ADN se pueden unir a cualquier otro ADN, porque se tienen dos segmentos separados.

Con la ADN TP I se tiene una misma doble hélice y se hace un corte en una sólo hebra, queda un dobles menos, (actúa en una doble hélice de ADN). La ADN TP II va actuar en muchas dobles hélices de ADN y permite que la cromatina se condense y se descondense cuando se va a replicar.

Recuerden que el ADN se enrolla y se enrolla sobre sí mismo por las histonas y esto forma los cromosomas.

Si uds tienen un pedazo de ADN y se parte, se obtienen dos segmentos A y B, este A va con B, pero el cuerpo puede decir que va con C, al final lo que se tienen son interacciones de fosfato con azúcar pero esto es igual a lo largo de la cadena, lo que pasa es que se corta en segmentos complementarios para que luego se vuelva a unir específicamente.

Es importante que nos sepamos el mecanismo catalítico de las topoisomeras y que sepamos reconocer las diferencias de cada una de ellas.

Vean el esquema un poco más detallado, muestra la función del ATP, el segmento G se corta, el segmento T se transfiere, después queda el segmento T transferido y el G se libera. Importante observar en este esquema los fármacos principalmente disponibles en la CCSS que actúan inhibiendo la acción de la TP II. Son Amsacrine, Doxorubicina, Mitoxantrone, Etoposido (él menciono estos, pero no sé si son los únicos que están en la caja). Se recuerdan que la mitoxantrona es muy similar a la Antraciclina pero no tiene el azúcar de la glicosamina.

Los fármacos que actúan a este nivel de la topoisomerasa II van a ser los mismos que si fueran fármacos intercaladores porque ellos interfieren al intercalar…. En el rompiento…. Porque básicamente la TP II es una enzima secundaria… estabilizan el complejo que se forma cuando el segmento de ADN está cortado, entonces no permite que el ADN se vuelva a unir, esto genera que ADN topoisomerasa I o II este causando daño. (chicos, lo siento pero no se escucha bien por los arreglos que hacen en nuestra facultad).

Importante que la resistencia que se puede dar es por la exacerbación de enzimas ya que si se inhibe la topoisomerasa II, se tiene una sobreexpresión d la topoisomerasa I y viceversa porque son complementarias. Una nueva estrategia farmacológica es inhibir ambas enzimas.

Los fármacos que actúan a nivel de la ADN TP II son llamados venenos de la topoisomerasa

El fármaco hace que la enzima dañe al ADN porque la enzima como tal corta y une, corta y une, pero cuando se une el fármaco a la enzima sólo corta y no se une, entonces se daña el ADN.

Lo que hacen es atrapar el segmento G intermediario, y ese segmento está cortado y bloquea la unión.

Los principales fármacos que vamos a tener son los derivados de acridina y antraciclinas y estos van a ser intercaladores y vamos a tener inhibidores de la topoisomerasa no intercaladores como etopósido.

Si uds ven un intercalador de fijo va inhibir transcripción, replicación y topoisomerasa II, eso es importante puede ser que para el exámen, Pedro pregunte para un fármaco la diana y la fase del ciclo en que actúa.

Antraciclina-inhibidor topoisomerasa II

Inhibe replicación y transcripciónEl azúcar es crucial para estabilizar complejo y actividad antitumoral.Forma complejo con ADN y topoisomerasa, aquí les había comentado la importancia de la porción d azúcar es fundamental para que se dé la calitoxicidad y para que se de producción d las especies reactivas de oxigeno, no obstante al actuar como intercalador las partes del azúcar como los grupo hidroxilo y amino van a ser importantes para que se dé una buena unión al ADN por medio de puentes de hidrógeno. Ejemplos

Estos fármacos fueron diseñados especialmente para atacar la ADN topoisomerasa II.

Mitoxantrona Habíamos vistos que funciona similar a lo que es antraciclina También puede generar complejoSustitución isostérica: C anillo por N; aumenta afinidad ADN??Permite prescindir de fenoles (quelantes-cardiotoxicidad-radicales)Pixantrona: menos cardiotóxica.

Un cambio en la estructura puede generar una mayor afinidad y mayor actividad, porque vean que lo que hacen es cambiar el anillo aromático por una pirimidina, a partir de este nitrógeno se hace una sustitución, se rompe el nitrógeno y se tiene mayor afinidad del ADN. Estos cambios permiten eliminar las partes fenólicas de la mitoxantrona, se podía anclar el hierro, se formaban especies quelantes y especies reactivas de oxigeno, aquí no se va a tener ese problema, por eso la pixantrona es menos cardiotóxica que la mitoxantrona.Para el examen también saber los farmacóforos.

Inhibidor Topoisomerasa II No intercalantes: Etopósido

Derivados de la tintura de podofilina (medicina tradicional)Compuesto más activo en resina podofilotoxina

Por estudios de estructura-actividad se llegó a producir esta molécula que es el etopósido. Importante de esta molécula, es que tiene un azúcar lo que mejora solubilidad, biodisponibilidad. Importante el 4’ OH tiene que estar presente porque sino la molécula no es activa y por otra parte si esta metilado la molécula es inactiva porque está funcionando como una prodroga. Parte de su mecanismo es formar especies reactivas de oxigeno, el intermediario puede formar una quinona, una para-quinona y una orto-quinona y pueden formar radicales libres en un ambiente reductor y a su vez producir especies especies reactivas de oxigeno. Vean que es un fármaco que va a tener más de un mecanismo de acción.

El problema como la mayoría va a ser la toxicidad de la médula ósea y muchas veces además de la mielosupresión pueden producir la alteración de células que no son

funcionales por medio de la medula, desarrollando anemia mielocítica aguda como contraparte al tratamiento.Depende de la fase del ciclo y fase específico: Fase S y G2. Cuando nos hablan de topoisomerasas I y II, el compuesto es más activo después de la replicación del ADN, porque es más necesaria la síntesis de proteínas Daño a ADN por inhibición de Topoisomerasa IIInhibe unión del ADN cortado Se activa por redox y produce derivados que se unen a ADNMetabolito O-desmetilado (misma potencia), se oxida a una orto-quinona (inhibidor potente).

Ejemplo sustituciones No tienen azúcar pero otra parte tienen cadenas de menor tamaño.

Cadenas aminoalquiladas: mejora solubilidad del compuesto y además se les atribuye una mayor asociación a fosfatidilserina, ésta está altamente expresada en cáncer de pulmón y efisema, tenemos un fármaco más dirigido a lo que es efisema.

Grupos Fosfato: para hacer una prodroga, que luego se active por hidrólisis, ya sea enzimática o no enzimática dentro del cuerpo.

Perfluorinada: aumenta lipofilicidad se busca un fármaco activo contra cáncer de cerebro, que puede atravesar barrera Hematoencefálica, además tiene la ventaja que es activo contra topoisomerasa I y II

Inhibidor de Topoisomerasa I: Camptotecinas

La camptotecina se obtiene de un árbol: Camptotheca acuminata Básicamente es un veneno para topoisomerasa I, se va a anclar al ADN y no va a permitir que se de la unión de la hebra de ADN que cortó la topoisomerasa I Con el descubrimiento de la toxicidad de estos compuestos como Camptotecina facilitó el descubrimiento de Topoisomerasa I como blanco.Si uno ve la molécula de camptotecina se da cuenta de que es bastante no polar y poco soluble se dice que los que son poco soluble tienen mucha toxicidad, pero uno no

puede decir que porque algo sea poco soluble es tóxico y viceversa, pero hay estudios que respaldan esto. SAR: sustituyentes en A y en C7 de B no afectan actividad / anillo lactona en E es esencialEso fue lo que hicieron con Topotecan le metieron un hidroxilo en la posición 10 y un dimetilamino, con lo que va a ser más soluble en agua y menos toxico que la camptotecina original