Tarče v sinapsiTarče v sinapsimija
3
nukleinske kisline in membrane kot nukleinske kisline in membrane kot tarče učinkovintarče učinkovinska
kem
tarče učinkovintarče učinkovin
acev
ts
doc.dr. Marko Anderluhdoc.dr. Marko AnderluhFarm
15 december 201115 december 201115. december 201115. december 2011
Sinaptični prenosSinaptični prenos
Nukleinske kisline kot tarčaNukleinske kisline kot tarča
Nukleinske kisline –DNA
• Mali jarekV liki j k• Veliki jarek
• Planarno področjep j• Površina nabita: f f t k ifosfatne skupine
Nukleinske kisline kot tarčaNukleinske kisline kot tarča
• Interkalatorji• “chain cutters”chain cutters• Zaviralci DNA polimeraze – “chain
i ”terminators”• Zaviralci topoizomerazep• Alkilanti• Kontrola genske transkripcije
Nukleinske kisline kot tarčaNukleinske kisline kot tarča
InterkalatorjiPrimer – proflavinPrimer proflavin• Splošne lastnosti:• Protondonorske/akceptorske skupine• Protondonorske/akceptorske skupine• Planarni del• Razvejana struktura s pozitivnimi naboji• Razvejana struktura s pozitivnimi naboji
Nukleinske kisline kot tarčaNukleinske kisline kot tarča
InterkalatorjiPrimer – doksorubicinPrimer doksorubicinhttp://www.youtube.com/watch?v=pCVsJ‐
S 8maSa8
Nukleinske kisline kot tarčaNukleinske kisline kot tarča
InterkalatorjiPosledice interkalacije:Posledice interkalacije:• Vezava v mali (proflavin) ali veliki jarek (doksorubicin)• Preprečevanje odvijanja• Preprečevanje odvijanja• Preprečevanje transkripcije (zaviranje RNA polimeraze)• Preprečevanje podvajanja• Preprečevanje podvajanja• Zaviranje topoizomeraze II
Nukleinske kisline kot tarčaNukleinske kisline kot tarča
Interkalatorji + “chain cutter” ‐ bleomicinCONH2
HNH2
primarni aminCONH2
HNH2
N N
HN NH2
OMe O S
N R
OH
H
H H Hpirimidinski
b č
primary amide
N N
HN NH2
OMe O S
N R
OH
H
H H H
primarni amid
H2N
Me
O
HNNH
O
Me
HOHN
OHO Me
NH
S
NH
H
H
H Hobroč
primary amine
Bithiazoleintercalatingregion
H2N
Me
O
HNNH
O
Me
HOHN
OHO Me
NH
S
N
S
H
H H H
primarni amid
BitiazolInterkalacijski del
H
O
NH
N
O
HOOH H
H H
imidazoleringimidazolring
H
O
NH
N
O
HOOH H
H H
Imidazolniobroč
OH O
OH
Bleomycin A2 R = NHCH2CH2CH2SMe2Bleomycin B2 R = NHCH2CH2CH2CH2NHC(NH2)=NHBleomycin A2 R = NHCH2CH2CH2SMe2Bleomycin B2 R = NHCH2CH2CH2CH2NHC(NH2)=NH
OH O
OH
OHO
NH2
OOH OHO
NH2
OOH
Nukleinske kisline kot tarčaNukleinske kisline kot tarča
Interkalatorji + “chain cutter” ‐ bleomicinMehanizem delovanjaMehanizem delovanja• Interkalacija (ditiazol)• generiranje radikalov: amini kompleksirajo Fe2+ oksidacija do• generiranje radikalov: amini kompleksirajo Fe , oksidacija do Fe3+
• Fe3+ generira hidroksilni radikal (Fentonova reakcija)Fe generira hidroksilni radikal (Fentonova reakcija)• Radikali poškodujejo verigo DNA – cepijo verigo• Zavirajo DNA ligazo ‐ ni popravljanja napakZavirajo DNA ligazo ni popravljanja napak• http://www.youtube.com/watch?v=QZeEnbH_bR4&feature=re
latedlated
Nukleinske kisline kot tarčaNukleinske kisline kot tarča
“chain cutters”Podobno delujejoPodobno delujejo
Nukleinske kisline kot tarčaNukleinske kisline kot tarča
Sinteza DNA – DNA polimerazaPO OO
O
PO OO
O
ON
NN
NH2N OH PO O
O
O
NH
Me O
OP OO
ON
NN
NH2N OH PO O
O
O
ON OP O
O
NOO
O OH
ON OP O
OO
N
O N
HNN O
NNO
NH2OP OOO
OH O
PO OO
N OH2N
NOO
OP OO
TemplateGrowing chain
šablona nastajajoča veriga
Nukleinske kisline kot tarčaNukleinske kisline kot tarča
Sinteza DNA – DNA polimerazaPO OO
O
N N
NH2N OH
NH
Me O
OP OO PO O
O
O
ON ONOO
O OP O
N
O N
HNN O
NNO
NH2OP OOO
O O
PO OO
N OH2N
NOO
OP OO
TemplateGrowing chain
šablonanastajajoča veriga
Nukleinske kisline kot tarčaNukleinske kisline kot tarča
Zaviralci DNA polimeraze – “chain terminators”Primer – aciklovir, penciklovirPrimer aciklovir, penciklovir
O O
NH
N
N
NH2N
NH
N
N
NH2N
O
HO
aciklovir
2
HO
pencikloviraciklovir penciklovirHO
Nukleinske kisline kot tarčaNukleinske kisline kot tarča
Zaviralci DNA polimeraze – “chain terminators”MehanizemMehanizem
C C
A
A
C
C
A
A
C
C
T
C
G
A
A OH
PU
P P
T
C
G
A
A
U
“Chain termination”
A
T
T
A OH3'
DNA Nastajajoča
A
T
T
A
DNA Nastajajočašablona
j jveriga šablona veriga
Nukleinske kisline kot tarčaNukleinske kisline kot tarča
TopoizomerazaSprošča napetost DNA zaradi supernavitostiSprošča napetost DNA zaradi supernavitosti
Topo II
5' 3'
Tyr
DNA
5
3' 5'3
Nukleinske kisline kot tarčaNukleinske kisline kot tarča
TopoizomerazaVezava na DNA s tirozinskimi ostanki, DNAVezava na DNA s tirozinskimi ostanki, DNA vijačnica se prekine na 2 mestih
Tyr5' 3'
Topo II
DNATyr
5
3' 5'3
Nukleinske kisline kot tarčaNukleinske kisline kot tarča
TopoizomerazaPrehod ene verige DNA skozi pretrgano drugoPrehod ene verige DNA skozi pretrgano drugo vijačnico
Tyr
Topo II
DNATyr
Topo IIp
Nukleinske kisline kot tarčaNukleinske kisline kot tarča
TopoizomerazaSprostitev napetostiSprostitev napetosti
3
Tyr5' 3'
Topo II
Tyr
5
3' 5'3
Topo IIp
Nukleinske kisline kot tarčaNukleinske kisline kot tarča
TopoizomerazaCepitev kovalentne vezi z DNACepitev kovalentne vezi z DNA
4
Tyr
5' 3'
Topo II
5
3' 5'3
Nukleinske kisline kot tarčaNukleinske kisline kot tarča
TopoizomerazaMehanizem prekinitve verige DNAMehanizem prekinitve verige DNA
5' BO
HH
HO Tyr
TopoII
O
5' BO
H
HHHH
HO
O
H
HHHH
Tyr
TopoII
BO
HHHH
OPO
O
O
H
BO
HHHH
OPO
O
O y
HO
HH
3'
HO
HH
3'
Nukleinske kisline kot tarčaNukleinske kisline kot tarča
Zaviralci topoizomerazePrimer – kinoloniPrimer kinoloni• Stabilizirajo kompleks bakterijska topoizomeraza/giraza‐DNA• Protibakterijske učinkovine• Protibakterijske učinkovine
Nukleinske kisline kot tarčaNukleinske kisline kot tarča
Zaviralci topoizomeraze (brez interkalacije)Primer – kinoloniPrimer kinoloni
Topoizomeraza
Regija za vezavo na DNA
R6
R5 O
O
O
R6
R5 O
O
OVezava naencimVezava na
encim
R6
R5 O
O
O
R6
R5 O
O
O
R6
R5 O
O
O
X8 NR7
R1
Domena za interakcijo
X8 NR7
R1
X8 NR7
R1
X8 NR7
R1
X8 NR7
R1
Z drugim kinolonom
Molekula kinolona
Nukleinske kisline kot tarčaNukleinske kisline kot tarča
AlkilantiLastnostiLastnosti• Močno elektrofilne spojine• reakcija z nukleofilnimi skupinami DNA (7 N of gvanina)• reakcija z nukleofilnimi skupinami DNA (7‐N of gvanina)• preprečujejo replikacijo in transkripcijo• protitumorne učinkovine (protivnetne)• protitumorne učinkovine (protivnetne)• toksični!
Nukleinske kisline kot tarčaNukleinske kisline kot tarča
Alkilanti• Nukleofilne skupine?
nukleofilnik i i
NH2
NN1 HN N
O7
NH2
N3
skupini
NN3
R
H2N N N
RNR
O
CitozinGvaninAdenin
nukleofilniskupini
Gvanin
Nukleinske kisline kot tarčaNukleinske kisline kot tarča
Alkilanti• Mehanizem: kovalentna vezava med bazama iste ali druge
vijačnice
X X X X
NuNu
X X
NuNu Nu
Nu
Nu
Nu
Med nukleofiloma različnih verigMed nukleofiloma iste verige Med nukleofiloma različnih verigMed nukleofiloma iste verige
Nukleinske kisline kot tarčaNukleinske kisline kot tarča
Alkilanti• Posledice alkiliranja
Normalna tvorba H-vezi Napačno parjenje zaradi alkiliranja gvanina
Citozin Gvanin
j g
Timin Alkiliran gvanin
Učinkovina
NN
NH2
HNN
N
NO
R NH
OMe
N N
NHO
RNOR
NH2N
NOR
Gvanin - keto Alkiliran gvanin - enolni
N R
H2N
tavtomerg
tavtomer
Nukleinske kisline kot tarčaNukleinske kisline kot tarča
Alkilanti ‐ primeriDušikovi iperitip
Nitrozo urejeNitrozo ureje‐vezava G‐G ali C‐C
Nukleinske kisline kot tarčaNukleinske kisline kot tarča
Alkilanti ‐ primeriCisplatinp• Predzdravilo, nereaktivna molekula• Substitucija klorov s H O• Substitucija klorov s H2O• Nastane reaktivna zvrst; med gvanini iste verige
PtNH3Cl H2O NH3H2O NH3H2O+ 2+ DNA Pt
NH3DNAPt
NH3ClPt
NH3ClPt
NH3H2O+ Pt
NH3DNA
Cisplatin
Nukleinske kisline kot tarčaNukleinske kisline kot tarča
Vezava v mali jarekNetropsinp• Iz Streptomycesnetropsisnetropsis
Nukleinske kisline kot tarčaNukleinske kisline kot tarča
RNAŠtevilni antibiotiki – vezava na rRNA
NH NH
MeH
OHOH
H2N C
NH
NH HN C NH2H
OHH HO
HH
OHH
O2NCH2OH
HO
HN
H
HR
O
HNMe
O H
OO
OHH
H
CHOH
Me H
Chloramphenicol
CO CHCl2
Me
OHO
OHMeO
Me Me H
HHH
StreptomycinO
O
OH
CH2OH
HHO
H MeHN
(vs typhoid)
O
COMe O Me
MeOH
H
HHH
H
OH H
H
CH3 NMe2
Rifamycins
OOHOOH OOH HO
O
H3C CH3HO O
O CH3
HO
Cl
OH
NMHO
NH2
Me HO
CH3
CH3
OH3C
O CH3
Chlortetracycline(Aureomycin)
Cl NMe2HO Me
Erythromycin
OMe
OHOMe
Celična membrana kot tarčaCelična membrana kot tarča
Mehanizem delovanja• Tvorba hidrofilnih kanalovTvorba hidrofilnih kanalov• ionofori
Celična membrana kot tarčaCelična membrana kot tarča
Tvorba hidrofilnih kanalov ‐ amfotericin Bantimikotikantimikotik
TUNELTUNEL
HO2C CO2HOH OH
amfotericin BHO
HO
2
OH
OH
HO
HO
HO
HO
HOOH
OH
OH
OH
OH
Celičnamembrana
HO
HOOH
OH
HO
HOOH
OH
HO
HO
HO
HOOH
OH
OH
OH
HO
OH OHHO2C CO2H
OH
Celična membrana kot tarčaCelična membrana kot tarča
Ionofori – 1.definicija• Gramicidin – tvorba umetnih ionskih kanalovGramicidin tvorba umetnih ionskih kanalov
Val-Gly-Ala-Leu-Ala-Val-Val-Val-Trp-Leu-Trp-Leu-Trp-Leu-Trp-NH-CH2-CH2-OH
citoplazmacitoplazmaioniioni
citoplazmacitoplazma
Celična membrana kot tarčaCelična membrana kot tarča
Ionofori – 2.definicijaValinomicinValinomicin• Številni valinski ostanki O
NH
ONH
O
• podobno kot kronski eter• Selektiven za K+ K +
HN
O
O O
O
OO
O
Selektiven za KO
HN
NH
O
OOOO
O
O
HN
O NHO
Celična membrana kot tarčaCelična membrana kot tarča
Ionofori – 2.definicija• Valinomicin – mehanizem delovanjaValinomicin mehanizem delovanja
Celična membrana kot tarčaCelična membrana kot tarča
Xenopus
Celična membrana kot tarčaCelična membrana kot tarča
Magainin• iz Xenopus speciesiz Xenopus species• 23 AK dolgi peptidi – tvorijo “črvine”
Magaininski heliksMagaininski heliks
Celičnamembrana
Celičnamembrana
Celična membrana kot tarčaCelična membrana kot tarča
Magainin
Celična membrana kot tarčaCelična membrana kot tarča
Bombina maxima
bombininibombinini
Žabe kot vir učinkovinŽabe kot vir učinkovin
Žabe kot vir učinkovinŽabe kot vir učinkovinB f i idiBufo viridis• 5‐metoksidimetiltriptamin (5‐MeO‐DMT)
• 5‐hidroksidimetiltriptamin (bufotenin)5 hidroksidimetiltriptamin (bufotenin)
Literatura predavanjLiteratura predavanjG L P i k A i d i di i l h iG. L. Patrick: An introduction to medicinal chemistry, Oxford University press, 4. izdaja:
• 6., 9. in 10. poglavje