aminoglicosidiaminoglicosidi. desossistreptamina 4,5-disostituita glicidi o aminoglicidi...
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AMINOGLICOSIDIAMINOGLICOSIDIAMINOGLICOSIDIAMINOGLICOSIDI
DESOSSISTREPTAMINA 4,5-DISOSTITUITADESOSSISTREPTAMINA 4,5-DISOSTITUITA
HO
R1HNNH2
1 3
4
O5
OR2
OH
R3
H2N 6'
2'
O
HO
OHO
OR45''
Glicidi o aminoglicidi
2-desossistreptamina (aglicone)
•Neomicina B•Paramomicina I•Lividomicina A•Ribostamicina
DESOSSISTREPTAMINA 4,5-DISOSTITUITA
ONH2
OR5
OH
H2N
X= Y=
O
OH
NH2
DESOSSISTREPTAMINA 4,6-DISOSTITUITA
R8
O
R9
R10HN
H
OHH
R7
3''
O
R6HN
HO
NH2
6
1 3
4
O
R3R1
R5
R4
R22'
6'O
2-desossistreptamina (aglicone)
Glicidi o aminoglicidi
•Kanamicina A,B,C•Tobramicina•Gentamicina C1, C2,B•Arbekacina
DESOSSISTREPTAMINA 4,6-DISOSTITUITA
R*= CHOHCH2NH2; R’= CHOH(CH2)NH2; R’’= CH2CH3
Meccanismo d’azione
Proteina matura
Allungamento catena polipeptidica
Direzione traduzione + aminoglicoside
Blocco complesso d’inizio
Blocco traduzione eterminaz. precoce
Incorporazione aa.errati
Meccanismo d’azione e SAR: studi cristallografici
Legame H tra guanina A 1408 e Paramomicina,Tobramicina, Geneticina.
1493
Meccanismo d’azione e SAR: modelling
Meccanismo d’azione e SAR: modelling
• I gruppi funzionali essenziali sono l’ossidrile e l’aminogruppo;
• L’anello I lega le coppie U 1406 U 1495 e C 1407 G 1494, essenziali quindi per un’interazione efficace;
• La tasca creata da A 1492 e dalla coppia A 1408 A 1493 si lega all’anello II della Paramomicina, questo legame fa shiftare G 1491 al di sopra della sua naturale posizione;
• Gli anelli III e IV rafforzano le interazioni principali, legando il solco maggiore dell’r-RNA tramite i propri gruppi –OH ed –NH2;
• La coppia C 1409 G 1491 accomoda il legame dell’aminoglicoside nella tasca, perciò la presenza di una base errata in questa posizione impedisce la formazione del legame;
• La conformazione assunta deve soddisfare le costrizioni steriche ed elettrostatiche del sito di legame.
Spiazzamento ioni bivalenti e ruolo del solvente
Aminoglicosidi come metal mimicsPonti H stabilizzano i complessi
Meccanismi di Resistenza
• Riduzione dell’ingresso e/o accumulo del farmaco all’interno del batterio (fenomeni adattativi di impermeabilizzazione della membrana);
• Espressione di enzimi batterici che modificano gli aminoglicosidi e li rendono inattivi(AAC,ANT,APH);
• Modificazione del sito di legame ribosomiale (mutazione puntiforme).
Espressione di enzimi batterici
Strategie per superare l’inattivazione enzimatica
• Studi di relazione struttura attività: effettuati a partire da un lead compound sul quale vengono apportate delle sostituzioni;
• Studi di Drug Targeting: l’individuazione dell’esatta struttura dei targets (RNA e/o enzima), consente di ottenere composti selettivi nei confronti del bersaglio biologico (RNA).
Studi di relazione struttura attività
O
HOH2N
OH
O
O
OH
3''6
1
4
3
H2NNH2
HO
O
H2N
OH
OH
NH2
6'
2'
AAC (2')APH (3')
ANT (4')
AAC (6')
AAC (3)
APH (2'')ANT (2'')
*Aminazione in 2''*Acilazione in 2''*Fluorinazione in 2'' e in 5*Idrossimetilazione in 1*Aminoacilazione in 1*Inversione della chiralità in 5*2''-oxo derivatio 5-fluoro derivati
*Fluorinazione in 5*Idrossimetilazione in 1*Aminoacilazione in 1*Alchilazione in 1*Inversione chiralità in 5
* Alchilazione in 6' amino*Introduzione di aa e peptidi in 6'*Idrossimetilazione in 1
*Fluorinazione in 4'
*Fluorinazione in 3'*Rimozione dell'OH in 3'
*Idrossimetilazione in 1*Fluorinazione in 2' ed in 5*Alchilazione ed acetilazione del 2' amino*Inversione chiralità in 5
Studi di relazion
e struttur
a attività
O(H2N)HO
OH
OH
NH2
6'
2'
5A
OHO
OH
OHCH3
6'
2'
Analoghi deaminati della Kanamicina A
5D
N
S OO
R
Uso di solfonammidi isochinoliniche come inibitori di protein chinasi
5C
OHO
O
OH
NH2
6'
2'
H B
P
O-
O-
O-ADP
O
OHO OH
NH2
P
O-O-ADP
-O OO
OHO OH
NH2
6'
2'
P
O
-O
O
6'
2'
+
-O
+ ADP
Analoghi che mimano lo stato di transizione
5B
OON2
OH
OH
NH2
6'
2'
APH
OHO OH
NH2
PO
-O
-O
6'
OHO OH
NH2
6'
Enz-NuH+
Inattivazione enzimatica
SAR degli Aminoglicosidi di ultima generazione: Piramnicina e TC005
• L’aminogruppo è ancorato saldamente alla tasca e non è riconosciuto dall’enzima
• L’introduzione di sostituenti sull’anello III e IV, carichi come la guanidina o neutri come il gruppo metilico o aromatico, hanno portato ad un aumento dell’interazione carica-carica o dell’interazione di van der Waals, con il risultato finale di agevolare il legame aminoglicoside-RNA e ostruire quello aminoglicoside-enzima
• Il composto ottenuto è molto diverso dal lead originario ma mantiene un’elevata potenza ed al tempo stesso evita l’inattivazione enzimatica
• Introducendo in N1 della Piramnicina un acido 4-amino-2-idrossibutanoico, è stato ottenuto un composto TC005, che ha gli stessi vantaggi del lead e ridotta tossica renale perché escreto in minima parte tramite tale emuntorio.
SAR degli Aminoglicosidi ultima generazion
e: Piramnicina
e TC005
Studi di Drug Targeting: complesso APH(3’)-IIIa-Kanamicina o Neomicina
APH(3’)-IIIa-aminoglicosidet-RNA:Detossificazione di APH(3’)-IIIa
Studi di Drug Targeting
Kanamicina-APH(3’)-IIIa
Neomicina-APH(3’)-IIIa
Studi di Drug Targeting:SARsottositi di APH(3’)-IIIa
Studi di Drug Targeting: SARNeomicina B-Paramomicina I/APH
• Le conformazioni di Neomicina B e Paramomicina I nel sito target sono identiche;
• I gruppi funzionali impiegati nel legame con APH(3’)-IIIa sono identici a quelli utilizzati nel legame col ribosoma;
• Esistono significative differenze per ciò che concerne le interazioni di van der Waals.
Studi di Drug Targeting: interazioni di van der Waals
Neomicina B-Paramomicina I Kanamicina A-Gentamicina
APH(3’)-IIIa
Sito A ribosoma E.coli
Conclusioni e Prospettive Future
• Molecular mimicry ed effetto decoy: strategie fondamentali per lo sviluppo (design) di nuovi aminoglicosidi in grado di interagire con il sito A ribosomiale ma incapaci di legare APH(3’)-IIIa, in definitiva più efficaci perché non inattivati e meno tossici.
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