Diapositiva 1

DIANAS MOLECULARES

Donde actuan los farmacos? 1

Celula, diferentes organelos y diferentes barreras por las que debe pasar el farmaco para poder interaccionar con las moleculas que son consideradas las dianas molecularesMembrana: bicapa fosfolipidicas, al interior lipofilico (cadenas), al exterior hidrifilico (dado por las cabezas polares)Citosol: caractersticas hidrosolubles, dentro de el diferentes organelos con funciones muy especificasNucleo: membrana, dentro del ncleo info gentica necesaria para replicacion celularEn membrana se encuentran proteinas (proteinas transmembrenales) cruzan la membrana de la parte extracelular a la intracelular, esas proteinas tienen modificaciones postransduccionales que brindan caracteristicas determinadas a la proteina, que se usan principalmente para el reconocimiento con otras moleculas o reconocimiento con otros organismos.Pueden tener: grupos carbohidratos, acidos grasos (saturados o insaturados) ; que les permiten hacer reconocimiento de una proteina con otra proteina2COMO ACTUAN LOS FRMACOS?Dianas o blancos moleculares:

Estructura macromolecular que tiene una interaccin especfica con un frmaco y que conlleva a un efecto teraputico deseableProteicas:

Enzimas ReceptoresProtenas transportadorasCanales inicos

Acidos nuclicos:ADN y ARN

MiscelneosDiana molecular macromolecula, con esta es que interaccionan los farmacos para genrar una respuesta terapeuticaDentro de las dianas la mayoritarias son de tipo proteico. Pueden estar en el espacio extracelular, atravesando la membrana plasmatica, al interior de la celula, nucleo .(muechas formas de interaccion)Miscelaneos, menos explorado (ipidos y carbohidratos) Medicamento que interactue con ARN?: hay pero son menos comunes que los que interactuan con enzimasMedicamento que interactue con lipidos?

3No todos los frmacos actan sobre receptores concretos o sobre centros activos de enzimas:

Anestsicos locales o generales (interaccion electrostatica) actan formando capas monomoleculares sobre las membranas, modificando de esta forma el transporte a travs de las mismas.Otros pueden tener un efecto estabilizante o labilizante sobre las membranas celulares.Tambien se ha estudiado que algunos interactuan a travez de receptores GABA

Anticidos o algunos diurticos, producen su efecto por propiedades fisicoqumicas.

Esteroides y hormonas deben introducirse primero en las clulas para asociarse con una fraccin especifica del citoplasma que facilite su transporte al ncleo celular para modificar as la funcin del DNA y por lo tanto la biosntesis de protenas.TODOS LOS FRMACOS ACTUARAN UNIENDOSE A RECEPTORES O ENZIMAS?Antiacidos: rx , bloqueo que reaccione una molecula con otra y disminuya la acidez

4ENZIMAS COMO BLANCOS MOLECULARESEnzimasCatalizadores naturalesEstado de transicinANTECEDENTES

Sitio activo con caracter mas hidrofbico comparado con la superficie de la enzima Enzima: Catalizador biologico, caracteristicas la mayoria proteicasCompuestas por AA 4 estructuras 1 secuencia aminoacidica a travs de enlaces peptdicos, 2 puentes de H entre las cadenas (a elice, loops, hoja b), 3 forma tridimensional, 4 subunidades que generan aglomerados mayoresQue hacen para cataliazar una rx? disminuyen la energa de activacinEstado de transicin (en un diagrama de energia): El maximo, punto mximo de energia, no se puede aislar (hiptesis), Delta G: R-PEnerga de activacin: la enzima la disminuye enzima sirve como una superficie para que se lleve a cabo llegar al estado de transicin con una menor energaProtena permite que haya una superficie que permita la formacin de unos enlaces y debilite otros, estabilizando el estado de transicin necesitando menos energia de activacion y por esto la rx se da a una vel mas rapidaEnzimas tienen un sitio activo, donde se llevan a cabo las rx de catlisis, tiene carcter mas hidrofbico cuando se compara con la superficie de la protena, porque as evita el desplazamiento del agua, facilita a la enzima llevar a cabo la reaccin sin tener que haber unas condiciones muy drasticas. Estas caracteristicas hidrofobicas la brindan AA apolares

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Entre mas interacciones haya mas fuerte sera la unin con el sustrato y mayor opcin de reaccionar.Frmaco genera una interaccin que puede desencadenar un producto (totalmente diferente) en catlisis enzimtica, o puede en el caso de receptores, solo una interaccin de unin, molcula se une y se retiraPrincipal diferencia entre una enzima y un receptor enzimas tiene actividad catalticaActividad cataltica Suministra el reactivo (sustrato). El sustrato se transforma en un producto diferenteEn un receptor en vez de sustrato se tiene un Ligando, el ligando se une al receptor desencadena la respuesta y se retira de ah Ej.: Ach llega se une al receptor desencadena un cambio conformacional, desencadena una respuesta determinada y se separa de ah, sigue siendo el mismo NT no hay un cambio en ellaComo se da la unin del frmaco con el blanco molecular?Interacciones covalentes e interacciones dbiles: Puentes de H , Van der Waals, ion- dipolo, dipolo- dipolo, apilamiento pi-piLas interacciones dbiles son las que rigen entre mas interacciones tenga una molcula con su blanco molecular la interaccin ser mucho mas fuerte por lo tanto se espera que la RTA sea mucho mas fuerteAfinidad no implica que desencadene un rta, se pude tener una molcula muy afn pero que no sea capaz de producir una rta desde el punto de vista teraputico Frmaco tiene Grupos de UninDiana molecular tiene Regiones de Unin AA que reconocen porciones de los grupos de unin del frmacoTodos los grupos que tiene un frmaco son necesarios para la unin? NO SON NECESARIOS TODOSLo que se busca es hacerle modificaciones a la molecula conservando los grupos e union y modificando las partes que no son necesarias, para mejorar su funcion IMAGEN: se representan las regiones de unin de la macromolcula y el farmaco se dan los enlaces intermoleculares6

ANTECEDENTES

Sitio activo de la Lactato deshidrogenasa (LDH)-aminoacidos conservados-mutantesAcido pirvicocido LcticoRx entre acido piruvico en presencia de lactato deshidrogenasa producir acido lacticoSitio activo de lactato deshidrogenasa: Asp, arg, glu, arg, arg, hisLos nmeros no estn secuenciales porque la protena es 3dimensional, para ser as tiene unos plegamientos que hace que ubiquen en determinadas posiciones unos AA que van a ser parte de ese sitio activoComo se sabe cuales son los AA del sitio activo? Mutagenesis dirigida, se cambia un AA puntual en una protena, despus se prueba, si pierde la actividad se comprueba que el AA en esa posicin era necesario Cristalografia de rayos X: se genera un cristal, si se genera un cristal en presencia de la molecula se sabe como se una la molecula a la proteina y los AA necesarios, (cocristalizacion, cristalizar una macromolecula en presencia del ligando) Proteinas tienen unos dominios conservados, si las proteinas pertenecen a la misma familia el sitio activo se conserva, si se conoce que tiepo de prot se tiene se puede secuenciar y despues buscar en una base de datos a cuales proteinas que han sido descubiertas se parece, puede que sea un homologo pero pueden tener alguna similitud, esa similitud brinda la info de que caracteristicas puede tener el sitio activo porque son AA altamente conservados

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ANTECEDENTESAminocidos en el sitio activo pueden tener dos funciones:Unin del sustrato al sitio activoEn el mecanismo de reaccin (catlisis)Union del sustrato al sitio activo:

Enlaces inicosPuentes de hidrgenoDipolo-dipoloIon-dipoloVan der WaalsHidrofbicasEstructura terciariaPoco importanteImportanteSitio activo-sustratoImportantePoco importanteFunciones de los aa que pertenecen al sitio activo: 1 Hacer la catlisis (maquinaria necesaria), 2 acten como los sitios de uninEj. La molcula tiene 3 interacciones: 1 Puente de H, 2 interaccin electrosttica, 3 fuerzas de van der WaalsLos enlaces ionicos son poco importantes para mantener la estructura 3 de las proteinas, pero puentes de H y van der Waals si cumplen un papel clave en la estructura 3dEn el sitio activo -sustrato son poco importantes las van der Waals y muy importantes los enlaces ionicos

De todas las interacciones debiles, los enlaces ionicos son los que se mantiene mas en el tiempo, y se pueden separar y la interaccin se sigue manteniendo 8ANTECEDENTESHiptesis de (Lock and Key) Fischer

Enzima y sustrato- Estructuras rgidasSustrato encaja perfectamente en el sitio activo

Invlida:Como las enzimas pueden catalizar reacciones con diferentes sustratos?En el mecanismo de reaccin

Hipotesis de Lock and Key, No es ciertaTeora de ajuste inducido Protena va a estar en una conformacin determinada llega el ligando y se une, cambia la conformacin de la protena y desencadena una rta (tampoco es la teoria correcta, porque la proteina solo cambiaria a una conformacion determinada, y en realidad son muchas conformaciones)ENSAMBLE CONFORMACIONAL: protenas no estan solamente en una conformacion (infinitas conformaciones) si se tiene enlaces que rotan libremente habra varias conformaciones. Todas las conformaciones estaran en equilibrio, cuando se adiciona el ligando, la proteina selecciona la conformacion con la que va a interaccion SELECCIN CONFORMACIONAL: ligando elige por cual conformacin se va a unir y hacia donde va estar dirigido el equilibrioEn el momento en que se une el sustrato a la proteina es que se desencadena el cambio conformacional

9ANTECEDENTESHipotesis del Ajuste inducido (Induced fit) Koshland

El sustrato no tiene la forma ideal del sitio activo, pero cuando el sustrato ingresa induce un cambio en la forma del sitio acitvo (se acomoda).Maximizar interacciones y debilitar enlaces

El rango de sustratos aceptados depende de:

Tamao correcto (volumen)Grupos de unin correctos en las posiciones relativas correctas

Sustrato es dinmico (conformaciones)Interacciones fuertes, pero no muy fuertes (balance)

En el mecanismo de reaccin Molecula con 3 interacciones, cuando la molecula se una las interacciones no tienen las distancias ideales para que se de de la mejor forma, por eso cuando llega la molecula ha ce que la porcion que se encuentra muy alejada (-NH3+) se acerque induciendo el cambio conformacional

Una proteina puede interaccionar con mas de un sustrato, entonces que caracteristicas debe tener para que interaccione?Grupo funcionalesEstereoquimicaVolumen determinado

El sustrato es dinamico, se mueve y adquiere una conformacion determinada cuando se uneConformacion bioactiva para los farmacos no es siempre la de menor energiaImportante, tipo de interaccion que se da. Pero No buscamos una molecula que se una muy fuertemente a ella y no se despegue (NO)Se busca que dure un tiempo determinado y se separeUn inhibidor irreversible es altamente reactivo y poco selesctivo, por lo que genera alta toxicidad al reaccionar con otras moleculas importantes para alguna funcion10En el mecanismo de reaccin ANTECEDENTESCATLISIS CIDO BASE

HistidinaAcido glutmicoAcido asprticoAspartato

GRUPOS NUCLEOFLICOS

Serina (Residuo de histidina cercano)Cistena

Histidina puede actuar en catalisis acida y en catalisis basicaAA acidos Ac. Glutamico Ac. Aspartico y aspartatoAA importantes que marcan el curso de la rx que son los aa nucleofilicos Serina que tiene un -OH y la Cisteina que tiene un SHEstan implicados en muchas rx implicadas en el metabolismo de un medicamento o para llevar a cabo la rx de manera irreversible con el medicamento

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En el mecanismo de reaccin ANTECEDENTESOTROS CONCEPTOSCofactores (sustancias no proteicas) iones o coenzimas (unidos por enlaces ionicos o interacciones no covalentes)Grupo prosttico (covalente)Regulacion enzimticaIsozimas variaciones de la misma enzima catalizan la misma reaccin pero difieren en su estructura 1ria, especificidad de sustrato y distribucinSerina-NucleofiloHistidina acido-baseHidrolisis de peptidos por quimotripsina-triada cataliticaAcido aspartico-orienta HISLos sitios catalticos generalmente tiene lo que se conoce como TRIADAS CATALITICAS:Ej. Representa la quimotripsina protena que hidroliza, la triada es: Histidina (funcin acido-base), Serina (Nucleofilo), y Acido aspartico (coloca a la His en posicion adecuada para que se den las interacciones correctas3 aa que hacen parte del sitio activo y que cumplen una funcion determinada en la catalisis de esa rxAgua genera mas nucleofilicidad

COFACTOR: Sustancias no proteicas, Inorganicos (Zn, Mg, Mn) moleculas pequeas (cofactor engloba todo)COENZIMAS: molculas pequeas (NADPH, flavinas, fosfato de piridoxal) Cuando se une a la proteina mediante un enlace covalente se denomina GRUPO PROSTETICO

Como se hace la regulacin de enzimas: Sitio de unin ALOSTERICO (no se hace en el sitio activo porque podran competir y con un aumento en la [ ] se desplazara y continuara la produccin) Sitio activo: Sitio de unin ORTOSTERICO

ISOENZIMA: Diferente estructura y diferente distribucin, pero cataliza la misma reaccin, son importantes xq pueden producir el mismo

12ENFERMEDADES CAUSADAS POR:

Deficiencia o exceso de un metabolito especfico

Infestacin por un organismo externo

Crecimiento celular aberrado

Inhibidor enzimtico:Compuesto que retarda o bloquea una enzima

Interaccin con la enzima es irreversible (general/ covalente) inactivador enzimtico.

La gran mayora de los frmacos son inhibidores enzimticos

Enfermedad: desequilibrio (deficiencia o exceso)

Todo esta ligado a enzimas, si se puede inhibir una enzima para que se aumente la produccion de un metabolito, ah se puede tener un efecto teraputicoInhibir la enzima que se necesitaba para producir un metabolito determinado, entonces ya no se va a producirBolquear la enzima que necesita una bacteria para sobrevivir y asi se muere el microorganismoBloqueo que afecte mas a las celulas cancerigenas

13QUE PASA CUANDO UNA ENZIMA ES BLOQUEADA?El sustrato de la enzima no puede ser metabolizado y no se generaran productos metablicos

Excepto:Otra enzima metaboliza el sustratoOtra via metablica genera el mismo producto

PORQUE ES IMPORTANTE?

Prevenir la degradacin del sustrato (GABA)-convulsionesInhibicin de la formacin del metabolito (Acido rico y prostaglandinas)Inhibir enzimas involucradas en procesos esenciales en microorganismos o clulas tumorales (quimioterapia)

Si la enzima hace parte de un proceso metabolico y se bloquea puede:Dejar de producir el metabolitoQue otra enzima metabolice el sustrato y genere el metanolito o que otra ruta metablica genere el mismo metabolito

14INHIBIDORES ENZIMTICOS

TARGETS ENZIMTICOS-inhibicin in vivo deseado efecto teraputico

IDEAL-Totalmente especfico para la diana enzimtica

REAL-Altamente selectivo

DosisEnzimas diferentesProblemas con microorganismos y clulas tumorales

ESTRATEGIAReplicacinAntimebolitos (compuestos cuya estructura es similar a la de los metabolitos esenciales y que inhibe las enzimas metabolizantesTomados por clulas que se replican rpidamente )

Un objetivo enzimtico ideal en un organismo externo o clula tumoral es uno que sea esencial para el crecimiento de estos pero que no sea esencial para la salud humana o aun mejor que no este presente en humanos.Toxicidad selectiva

INHIBIDOR ENZIMATICO IDEAL: totalmente especifico a la diana enzimatica, entre mas selectivo sea mejorLo que se busca es que la molcula sea lo mas altamente selectiva por ese blanco moleular, ya que el ideal es muy dificil

Como se puede alcanzar la selectividad? -Una enzima que solamente tenga el organismo que queremos atacar (ej. Antibacteriales)-Manejar la dosis: dependiendo la dosis puede presentarse mayor o menos selectividad-Enzimas con sustratos diferentes: todos los sustratos generan el mismo producto, entonces se bloquea una de las enzimas-Toxicidad selectiva. Problemtica,: clulas tumorales, atacarlas implica atacar las buenas, por lo que es necesario generar TOXICIDAD SELECTIVA

15ENZIMAS COMO BLANCOS MOLECULARESInhibidores que actuan sobre el sitio activo de la enzima

Inhibidores reversiblesInhibidores irreversibles o Inactivadores enzimticos

Que pasar si un sustrato o producto se unen fuertemente al sitio activo?Tipos:Inhibidores reversiblesInactivadores enzimticos o Inhibidores irreversibles

Que pasar si un sustrato o producto se unen fuertemente al sitio activo?Genera un bloqueo

Si se tuviera que disear un inhibidor de una enzima de que se parte? Cual es la enfermedad que se va a atacar-Conocer el blanco molecular-Validacion del blanco molecular (COMO?)-Disear o proponer moleculas que interacionen con el blanco molecular (al azar o de manera racional)

Caractersticas del inhibidor enzimatico para que se una al blanco molecular?Similar al sustratoNo necesariamente tiene que tener los mismo grupos funcionales

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sustratosustratosustratoUninEnzimaEnzimaEnzimaEnzimaReaccinBloqueoProductoLa enzima es obstruida y no es capaz de aceptar mas sustratoLas interacciones deben ser lo suficientemente fuertes para mantener el sustrato en el sitio activo el tiempo suficiente para que ocurra la reaccinAdems lo suficientemente dbil para que el producto se desprenda.

BALANCE IMPORTANTE PARA: INHIBIR UNA ENZIMA EN PARTICULAR O INACTIVARLA DEL TODOInhibdores de tipo reversible COMPETITIVOSi se aumenta la concentracin de sustrato se desplaza el inhibidor, entre mas tiempo dure el inhibidor en el sitio activo mas tiempo dura la inhibicin

17Inhibidores reversibles -INHIBICIN COMPETITIVAFrmaco que compite con un sustrato natural por el sitio activo.Puede que no sufra reaccin cuando este en el sitio activo, pero durante el tiempo que esta ah bloquea el acceso del sustrato natural y detiene la reaccin enzimtica.Entre mas tiempo este el inhibidor en el sitio activo mayor ser la inhibicin.

Que se necesitara saber para disear un inhibidor competitivo?Las regiones de uninDonde estn ubicadas en el sitio activo

sustratoNO HAY REACCINEnzimaEnzimaFrmacoFrmaco18

Uniones reversibles -INHIBICIN COMPETITIVAEl inhibidor se une al sitio a travs de uniones intermolecularesEquilibrio Frmaco unido-Frmaco no unido (INHIBICION REVERSIBLE)Dependiente de la concentracin de sustratoUninReaccinADHEtilenglicolAlcoholADHADHADH

EnzimaEtilenglicolAcido oxlicoEj.

Etilenglicol intoxicacin en nios por sabor dulce, en presencia de ADH genera acido oxlico, que produce problemas gstricos grandes

Como es inhibidor competitivo reversible, por lo que se puede aumentar la concentracin de alcohol generando desplazamiento del etilenglicol y el alcohol sigue su mecanismo normalEl alcohol es mucho mas afin por la ADH

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ADHADHADHADHUninReaccinEtilenglicolAlcoholAlcoholINHIBIDORES COMPETITIVOS REVERSIBLES

SulfonamidasDiurticosAntidepresivosEstatinasInhibidores de ACEInhibidores de proteasaMedicamentos con caracteristicas de Inhibidor competitivo reversible: Diureticos, sulfonamidas, estatinas, antidepresivos, inhibidores de la enzima convertidora de angiotensina e inhibidores de proteasa

20INHIBIDORES COMPETITIVOS REVERSIBLES

Frmaco que compite con un sustrato natural por el sitio activo.

Algunos inhibidores presentan caractersticas adicionales que les permiten formar uniones adicionales con el sitio activo que no se dan con el sustrato.

Sulfonamidas

Inhibidores de ACE

Dihidroteroatosintetasa que convierte la molecula en dihidroteorafto

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Sulfonamidas

Dihidropteroato sintetasaSulfonamidasDihidrofolatoreductasaTetrahidrofolatoProporciona 1C para la sintesis de pirimidinasDihidrofolatoPABAAcidoL-glutamico

1. Porque las sulfas no son toxicas para humanos? 2. Porque las bacterias no adquieren el acido folico de la dieta? No tienen la proteina transportadora 1. Enzima 2. Proteina transportadoraHhttp://www.youtube.com/watch?v=HhhRQ4t95OIRetrovirus Replication 3D Animation

Dihidropteroatosintetasa que convierte la molecula en dihidropteorato que en presencia de ac. Glutamico produce dihidrofolato.. Tetrahidrofolato que porporciona 1 carbono para la sintesis de pirimidinasSi se bloquea esa ruta biosintetica, cuando se sinteticen las pirimidinas no se puede y las bacterias no se van a poder replicarSulfonamidas inocuasTratamiento altamente selectivo

Interacciones sulfa puede competir con el PABA La inhibicion esta dada en un paso mas adelante en la produccion del dihidrofolato, ya que la enzima que sigue no lo reconoce como sustratoBACTERIOSTATICASEl sistema inmune luego ataca Como se genera resistencia a sulfonamida ? Aumentando concentracion de PABA

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Lovastatina(S)-HMMG-CoAHMG-CoA Reductasa(R)-MevalonatoGrupo hidrofbicoHMG-SCoA

EstatinasMevaldil CoAHMG-SCoAUNIN MS FUERTE - Ejemplo Estatinas Estroles en el organismo funciones: hacen parte de la estructura membranal, biosintesis de hormonas (glucocorticoides, mineralocorticoides, etc) Si se acumulan en el tejido periferico generan lo que se llama la capa ateroesclerotica Problemas cardiovasculares, paros cardiacos y derrames cerebralesPara regularse el organismo usa dos proteinas: 1) lipoproteina de baja densidad (LDL), 2) lipoproteina de alta densidad (HDL)Toma el colesterol del higado y lo lleva al tejido periferico (aqu es donde se puede generar el problema)Toma el colesterol del tejido periferico y lo lleva al higadoSe busca mayor [ ] de HDL y menor de LDL, evitar que se acumule el colesterol en el tejido perifericoColesterol: Liposoluble Por esto esas proteinas son buenas para desplazarlo

Se requerian aprox. 30 enzimas para desarrollar un inhibidor, cul usar? enzima clave: Hidroximetilglitaril CoA-reductasaMarca paso critico en la biosintesis: convierte el HMG- CoA reductasa en Acido mevalonico que es el precursor del Colesterol.Buscar microorganismos que producieran sustancias que inhibieran esto los microorganismos se encuentran en una guerra constante por sobrevivir, cada quien quiere tener su nicho de crecimiento tratan de inhibir todos los que esten a su alrededor encontraron esos microorganismos que producian sustancias que generaban inhibicion sobre los microo tenian la diana molecular Penisilium y aspergilium sustancia Compactina fue el primer inhibidor usado para el colesterol Mevilonila (Lovastatina) fue el producto que sali al mercado: tiene Lactona (caract. Hidrofilicas) y Anillo de decalina (parte hidrofobica)A partir de la Lovastatina se generan anlogos estructurales (Sinvastatina, pravasatatina) Estatinas de primera generacion, problema gran cantidad de carbono quiral, sintesis en lab muy difcil generan rabdomiolisisEstatinas de segunda generacion: Atorbastatina, robastatina caracteristicas mas selectivas por la HMG- CoA Vital para este tipo de sustancias: porcion hidrofilica (lactona) aunque no necesariamente tiene que ser una lactona, pueden tenerla abierta(Imagen) lovastatina es un profarmaco, necesita hidrlisis de la lactona para generar actividadSemejanza estructural de Lovastatina con la HMG-SCoA A diferencia del SCoA (buen grupo saliente) el grupo hidrofobico de Estatinas no lo es se les denomina Slow Binding InhibitorsDespues de que se unen, la union es tan fuerte que se considera union reversible y dura mas en el tiempo que los reversibles mesionados antes, la molecula llega es reconocida por la enzima, necesita que se hidrolice para dar la separacion, pero por la porcion hidrofobica no se puedeAdemas porcion hidrofobica ocupa en la enzima una porcion adicional que no estaba ocupada mayor afinidad (ocupa punto adicional al que ocupaba el sustrato)Blockbuster moleculas que han generado grandes ganancias (billones)23INHIBIDORES COMPETITIVOS REVERSIBLES

Por lo tanto DEBE tener semejanzas estructurales con el sustrato natural para ser reconocido por el sitio activo.

NO SIEMPRE ES EL CASO

El frmaco puede tener:

La forma apropiada para interactuar con el sitio activoGrupos funcionales que interactuen con las regiones de unin disponibles

Esto conlleva a:

Frmacos con un esqueleto totalmente diferente al del sustrato puedan actuar como inhibidores competitivos.Sitios de unin pueden ser regiones a las que se une el sustrato y otras regiones a las que no.

Unin del productoDiseo de inhibidores que tengan semejanza estructural con el productoCuando se desarrolla un inhibidor reversible se debe tener en cuenta el tamao, grupos de unin, pero si se cuenta con esto el inhibidor no tiene que parecerse al sustratoOtro tipo de inhibicin reversible: se unen donde esta el cofactor inhibidores de TirosincinasasCinasas fosforilan, tirosin sobre el aa tirosina En el crecimiento de clulas cancerigenas habia aumento de tirosincinasas y aumento de mensajeros como el Factor de crecimiento y el factor de crecimiento hormonal, y esos se usan para el control y transcripcin de genes hipotesis si se logra inhibir crecimiento de tirosincinasas se puede inhibir crecimiento de celulas cancerigenasLa enzima tiene como cofactor ATP dependiendo de la tirosincinasas donde se ubicaban la unin el cofactor era diferente, en algunos casos mas pequea y en otros grande (ventaja)

24INHIBIDORES COMPETITIVOS QUE SE UNEN AL SITIO ACTIVO PERO NO COMPITEN CON EL SUSTRATOEnzimas El sitio activo de algunas enzimas unen el sustrato y un cofactor.Inhibidores se unen a la regin del sitio activo ocupada por el cofactorCompiten con el cofactor mas que con el sustrato

Inhibidores de cinasasBolsahidrofbicaGln-767Leu-768Met-769Bolsa de RibosaProtein-cinasas

FosforilanMensajeros (GF o GHF)Control de transcripcin de genesCrecimiento y divisin celular

COFACTORAgente fosforilante ATP

Sera un buen blanco?

Diferencias en los aminocidos del sitio de unin de ATP(Imagen) representacion de cmo se une el ATP al sitio de union de la enzimaAdenosina formacion de puentes de hidrogeno con la enzima Bolsa de ribosa Endidura para que se unan los grupos fosfatos, los grupos fosfatos tambien pueden interaccionar con atomos de Zn que tambien permite la unionPorcion opuesta a donde se encuentra la ribosa que tiene caracteristicas hidrofobicas, viene dada por aa apolares (alanina, fenilalanina, lisina, valina, metionina,..)Esos aa generan las bolsas hidrofobicaAA en la entrada de la bolsa hidrofobica, conocido como AA Vigilante permite que la bolsa fuese mas grende o mas pequea (depende del tamao del aa)Si se generan puntos de union adicionales de la molecula inhibidora con ese sitio de unin, brinda mayor inhibicion

- Disear una porcion similar a este, que adicionalmente se una a la bolsa hidrofobica, a partir de eso se desarrollaron los Inhibidores de Tirosincinasas 25

BolsahidrofbicaMet-769Thr-830OH2GEFITINIBGefitinib inhibidor de tirosincinasasTinibs inhibidores

Gefitiib anillo asimilar la base nitrogenada (base purinica), este anillo puede generar puentes de hidrogeno con los aa que estan en ese sitio de unon de la enzimaGenera misma interaccin pero e puntos de unin diferentesPor otro lado la anilina copara la porcin hidrofobica La cadena alqulica copa porcin donde se encontraban los grupos fosfatosLa morfolina tiene particularidad que hace la molcula mas soluble en agua, al tener el N se puede protonar fcilmente y formarse una sal se usa mucho para aumentar solubilidadF y Cl aumentan vida media de la molcula, permiten que no sea susceptible a la degradacin metablica, evitan oxidacin

26ANLOGOS O INHIBIDORES DEL ESTADO DE TRANSICINInhibidores de ReninaAngiotensinogenoAngiotensina IAngiotensina IIReninaECAInhibidorVasoconstrictorRetencin de fluidos en el rion

Aumento de la presin sanguneaSAQUINAVIR

Estado de transicin estado de menor energia, hipotetico, ruptura y formacion de enlacesAnalogos del estado de transicion moleculas lo mas parecidas a ese estado de transicion (cuaderno) estado de transicion, diagrama de energiaIntermediario de reaccion lo mas cercano al estado de transicion, estos si se pueden caracterizar (carbenos, carbocationes, carbaniones, radicales libres) diseo del analogo del estado de transicion se hace basandose en estos Estado de transicion es la union optima entre el catalizador y el sustratoSi se llega a tener una molecula parecida al ET la catalisis se da en terminos de eficiencia y efectividad, moleculas mas afinesEjemplo. Angiotesinogeno peptido que se va hidrolizando y va generando peptidos mas pequeos como angiotensina I y IISi se inhibe la enzima convertidora de angiotensina I no se generarra angiotensina IISi se inhibe la renina se dara vasosilatacion y no retencion de fluidos en el rion si se consigue esto es un agente antihipertesivo

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Inhibidores de ReninaSitio activo de la ReninaComo se sabe la estructura del estado de transicin?ReninaMECANISMO: Renina con 2 unidades cataliticas de acido aspatico, sustrato (negro) peptido angiotensina, reaccion de tipo hidroliticoReacciona el acido aspartico en presencia de agua para generar el intermediario el otro acido aspartico genera la hidrlisisDos moleculas de acido aspartico en el sitio activo de la renina que en presencia de agua hace un mecanismo hidrolitico para generar la hidorlisis del peptido

Intermediario, molecula que se va a simular con caracteristicas diferentes para no permitir seguir realizando la rx

Caracteristicas de molecula intrmediaria carbobo tetrahedrico, 2 hidroxilos

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AliskirenoIntermediario de reaccinHidroximetileno que mimifica el estado de transicinInhibidores de ReninaUnin fuerte, pero estable a la hidrolisisLa molcula inhibidora en vez de tener dos hidroxilos tiene 1, que tiene caracteristicas geometricas tetrahedricas igual que el intermediario ateriorAl momento de hacer la catalisis para generar la hidrlisis del peptido no lo va a hacer, porque se necesitan los dos hdroxilos, con uno no hace la reaccion

Afinidad de molecula por el inhibidor es mucho mayor29INHIBIDORES ANTI-COMPETITIVO Y NO-COMPETITIVOSAnti-competitivos (un): Solo se unen de manera reversible a una enzima cuando el sustrato ya esta unido al sitio activo. Se une al complejo enzima-sustrato

No-competitivos (non) Se une al sitio de unin alostrico e inhibe la reaccin catalizada por una enzima sin afectar la capacidad de unin del sustrato al sitio activo.

Inhibidores mixtos competitivos + anti-competitivos.

30INHIBIDORES IRREVERSIBLESDos tipos:Agentes marcadores de afinidad (similar al sustrato-reacciona con nucleofilos del sitio activo (SN2)-enlace covalente con la enzima)Inactivadores basados en el mecanismo de la enzima(compuesto poco reactivo-similaridad con el sustrato-al unirse al sitio activo es convertido en un producto que inactiva la enzima)

Se unen irreversiblemente al sitio activo y bloquean la enzima permanentemente.Generalmente reaccionan con los a.a del sitio activo formando un enlace covalente.

Ser (S)Cys (C)

INHIBICIN IRREVERSIBLEAlquilar grupos nuclefilos y bloquear el sitio activo enzimtico

Ejemplo:Gases nerviososPenicilinasDisulfiramInhibidores de la bomba de protonesAntiobesidad

DESVENTAJA-Efectos txicos. Concentracin de sustrato.

SerinaSerinaGases nerviososSarinDyflosAntimicrobianos

Procariontes y eucariontes

Bsqueda de antimicrobianos

Objetivo: interferir con la qumica de las bacterias pero no la nuestra

Bacterias contienen los aminocidos (D) = (R)

Emplean los aminocidos no naturales en sus paredes celulares para proteccin contra las enzimas de animales y plantas que no pueden digerir las protenas que contengan a-aminocidos.

La pared celular de las bacterias esta formada por glicopptidos (cadenas complejas de polisacridos entrecruzados con pptidos cortos conteniendo (R)-alanina (D-Ala)).

Antes de que se unan, una molcula termina con una glicina y la otra con un pptido (D-Ala-D-Ala).

En el paso final de la sntesis de la pared celular la glicina ataca la (D-Ala-D-Ala) para formar un nuevo enlace peptdico y desplazando un residuo de (D-Ala).

Mecanismo de accin:Inhibe la sntesis de la pared celularComo?Inhibiendo la enzima que cataliza la transferencia del D-ala.La penicilina se une especficamente a la enzima, simulando un sustrato natural y reacciona con la enzima inactivndola al bloquear un grupo OH vital en el sitio activo.

La penicilina imita a D-ala y se une al sitio activo de la enzima, forzando a que el grupo OH del residuo de serina ataque el anillo de b-lactama.

Este grupo OH es el que cataliza la ruptura D-Ala-D-Ala.La reaccin con penicilina protege la serina e irreversiblemente inhibe la enzima.

Por lo tanto se da una sntesis incompleta de la pared celular y la posterior lisis celular.

Lipasa pancreticaLipasa pancreticaOrlistatAntiobesidad-inhibidores de la lipasa pancreaticaGrasa en dieta (triglicridos)- digestin en intestino delgadoLos productos son absorbidos y actan como precursores en la biosntesis de grasas en el cuerpo.Lipasa cataliza la digestinINHIBIDORES ACTUANDO EN SITIOS DE UNIN ALOSTRICA

Sitio de unin alostrico:

Sitio de unin localizado en un lugar diferente al del sitio activo.

Unin de un inhibidor:

Induce cambio en la forma del sitio alostrico.

Deforma al sitio activo y por lo tanto se hace irreconocible para el sustrato. 6-mercaptopurina

SUSTRATOS SUICIDAS O INHIBIDORES BASADOS EN EL MECANISMO

Sufren una transformacin catalizada por la enzima la cual los convierte en especies altamente reactivas que forman un enlace covalente con el sitio activo.Alanina transaminasaDESVENTAJA-PERO PORQUE SE SIGUEN USANDO?

UsosPara detectar enzimas en tejidosBlancos: enzimas especificas de bacterias, protozoos y hongos.

Acido clavulanico5-fluorodeoxiuracil monofosfato (5-FdUMP)

Alquilacinirreversible

Cyt P450Acido tienilicoSustrato suicidaAlquilacion+H+-H2OEnzima activada e inhibidaInhibidores selectivos de isozimas-sustrato suicidasR-CH2NH2R-CHOMONOAMINOOXIDASA (MAO)FLAVIN CoA

LevodopaClorgilina-antidepresivosSelegilina-ParkinsonMAO-A (noradrenallina y serotonina) MAO-B (dopamina)Inh-MAO-AInh-MAO-BClorgilina-Selegilina

Sustratos suicidas

IndometacinaValdecoxibRofecoxib1999-2004CelecoxibAINE-Ciclooxigenasa

Biosintesis de PGProceso inflamatorioTracto grastrointestinal y rinon

COX-1 y COX-2Inhibidores selectivos de isozimasUsos medicinales de los inhibidores enzimaticos

MicroorganismosVirusEnzimas endgenas

AspirinaCaptopril-EnalaprilSimvastatinaDesipraminaSelegilinaMetotrexato5-fluorouracilImatinibSildenafilAllopurinolZidovudinaSaquinavirAciclovirCefalosporinasFluoroquinolonasOmeprazolAcetazolamidaZileutinRECEPTORES COMO BLANCOS MOLECULARESANTECEDENTESLangley (1905) nicotina

RECEPTOR: Es una protena que se une a una molcula especfica (ligando) e inicia una respuesta celular.

RECEPTORESObjetivo de FrmacosComunicacin celular coordinacin necesaria.Comunicacin coordinada por el SNC.Comunicacin a travs de pulsos elctricosNervios no se conectan directamente. Como lo hacen?

Para coordinar actividades las clulas de organismos multicelulares necesitan comunicarse empleando molculas pequeas Neurotransmisores. Proceso mediado qumicamente.

AcetilcolinaSerotoninaNoradrenalinaDopamina

Paso de una neurona (la clula pre-sinptica) a la otra (la clula post-sinptica) a travs de una pequea hendidura denominada Espacio Sinptico.

Este flujo provoca una serie de cambios intracelulares que estimulan o inhiben determinada actividad de la clula post-sinptica.

El efecto de los neurotransmisores depende de la naturaleza y la concentracin de sus receptores en la clula post-sinptica.SINAPSISLocalizacin de ReceptoresViene determinada por las propiedades fisicoqumicas de la sustancia biolgica

Frmacos polares o hidrosolubles. Donde ejercen la accin?Frmacos apolares o liposolubles. Donde ejercen la accin?

Dentro de la membrana celular o dentro del citoplasma o el ncleo celular

Tendr la clula solo un tipo de receptor?

La intensidad de la accin producida en la clula post-sinptica depende de:

La cantidad de neurotransmisor liberado. El tiempo que este permanezca en el espacio sinptico.

Condiciones que a su vez son reguladas por dos macromolculas que se encuentran en la superficie de la clula pre-sinptica, los Autorreceptores y los Transportadores (recaptacin).

Hormona y Neurotransmisor

Diferencias en la forma de liberacin y la ruta que tienen que seguir para ejercer la accin. La accin que ejercen cuando alcanzan el receptor es la misma.Tipos y subtipos de ReceptoresSegn el NT que los activa

DopaminaAcetilcolinaHistaminaNoradrenalina

Distribucin

No son los mismos en todo el organismoVariaciones en la composicin aminoacdica y en el sitio de unin

Numeracin de los subtipos

Diseo de frmacos selectivosMenores efectos adversos, selectivo de tejidos

http://www.iuphar-db.org/index.jsp

MensajeCelulaCelulaCelulaActivacin de los ReceptoresEnzimas-ReceptoresSemejanza: Sitio de uninAjuste inducido Induced fit

La principal diferencia consiste en que mientras las enzimas catalizan reacciones de formacin o ruptura de enlaces modificando la estructura qumica de los sustratos sobre los que actan, los receptores dejan al sustrato inalterado.

Activacin de los ReceptoresNeurotransmisorSitios de unin NTSitios de unin Receptor

Induced fitTraduccion de la sealInteracciones Frmaco-Receptor: Fuerzas implicadas

Enlaces covalentes

Interacciones inicas o electroestaticas

Interacciones ion-dipolo o dipolo-dipolo

Enlaces de hidrgeno o Puentes de hidrgeno

Complejos de transferencia de carga

Interacciones hidrofbicas

Fuerzas de Van der Waals o de dispersin de LondonEntre frmaco receptor son interacciones dbiles no-covalentes, por lo tanto los efectos que se producen son reversibles

Enlaces covalentesEnlace mas fuerte -40 a -110 Kcal/molRara vez en interacciones frmaco receptorMas comn en enzimas y ADN

Utilidad en quimioteraputicosImportancia: Estructura terciaria de protenasEnlaces inicos o electrostticosEnlace mas fuerte 20 a 40 Kcal/molSe forma entre grupos que tengan cargas opuestasAnin carboxilato y el catin alquilamonio

Grupos bsicos de las cadenas de aminocidos:PRINCIPALES: ARGININA, LISINAOTROS COMO HISTIDINA

Grupos cidos de las cadenas de aminocidos:ACIDOS ASPARTICO Y GLUTAMICO

Interaccin efectiva a grandes distancias

Fuerza inv. prop. a la distancia

Mas fuerte en ambientes hidrofbicos

Larga duracin

Enlaces inicos o electrostticosInteracciones Ion-Dipolo o Dipolo-DipoloComo resultado de la electronegatividad de tomos tales como Oxigeno, Nitrgeno, Azufre y Halgenos con respecto al carbono los enlaces C-E donde E es una tomo electronegativo tendrn una distribucin asimtrica de los electrones, lo que produce dipolos electrnicos.

Estos dipolos pueden ser atrados por:IonesOtros dipolos (mas dbil)

Interacciones Dipolo-Dipolo

Interacciones Ion-DipoloMomento dipolar inducidoInteracciones de Van der Waals

Los tomos en molculas no polares (hidrofbicas) pueden tener una distribucin de la densidad electrnica no-simtrica, generando un dipolo temporal.

Cuando se acerca una molcula a otra (frmaco y receptor) los dipolos temporales de una molcula inducen los dipolos opuestos en la otra, por lo tanto resultan fuerzas de atraccin.

Solo son importantes cuando una superficie de contacto cercana2-4 Kj/mol

Interacciones de Van der WaalsInteracciones Hidrofbicasno polar-no polar (farmaco-receptor)

Las dianas macromoleculares existen en medio acuoso y el frmaco tiene que viajar a travs de ese medio para alcanzar la diana.

Por lo tanto ambos (frmaco y macromolcula) deben encontrarse solvatadas antes de encontrarse el uno con el otro.

Las molculas de agua que rodean el frmaco y el receptor deben ser removidas antes de que se de la interaccin. Se requiere Energa.

Interacciones HidrofbicasNo es posible que el agua solvate las regiones no polares o hidrofbicas de un frmaco o de su sitio de unin.

En vez de eso las molculas de agua que estn alrededor forman una interaccin mas fuerte que la que usualmente se da entre ellas resultando en una capa de agua mas ordenada prxima a la superficie no polar. Estas molculas se remueven para permitir que las cadenas no polares se alineen.

Aumento de la entropa-Disminucin de la Energa Libre-Estabilizacin del complejo frmaco-receptorInteracciones Hidrofbicas

Interacciones Enlace de HidrgenoSon un tipo de interaccin dipolo-dipolo formada entre un protn de un grupo X-H donde X es un tomo electronegativo, y otro tomo electronegativo (Y) que contiene un par libre de electrones.X y Y: N, O y F. Generalmente moderados (16-60 Kj/mol) 1.5-2.2Importantes en hlices a y lminas b.conformacin de pptidos y protenasADNHBA: Hydrogen Bond AceptorHBD: Hydrogen Bond DonorHBA y HBD (OH yNH2)

Interacciones Enlace de HidrgenonguloX-H....Y 180 (Fuerte)130-180 (moderado)90 (dbil)Influencia direccional de la hibridacinHBA (O y N)Porque el S y el F son dbiles?

Cualquier caracterstica que afecte la densidad electrnica del HBA afectar la capacidad de actuar como HBA. A mayor densidad electrnica > fuerza como HBA Interacciones Complejos de transferencia de cargaCuando una molcula (o grupo) es un buen donador de electrones entra en contacto con una molcula (o grupo) que es un buen aceptor de electrones, el donador puede transferir algo de su carga al aceptor. Grupos donadores

Contienen electrones p

AlquenosAlquinosAromticos con sustituyentes donadores de electrones ogrupos que contienen un par de electrones libres(O, N y S)Grupos Aceptores

Orbitales deficientes enelectrones p

AlquenosAlquinosAromticos con sustituyentes que retiren electrones oProtones dbilmente cidos

Grupos donadores

Anillo aromtico de la tirosina

Grupo carboxilato del aspartatoGrupos Aceptores

CisteinaGrupos donadores-Grupos AceptoresHistidinaTriptofanoAsparaginaInteracciones para la dibucaina?

+d+

Tipos de ReceptoresReceptores de canales inicosReceptores acoplados a protenas G (GPCR)Receptores unidos a Quinasa

RECEPTORES DE CANALES INICOS

Movimiento de iones hacia adentro o hacia fuera de la clula.(Receptores ionotrficos)

Gly (G) Ser (S) Thr(T) Cys(C)Tyr (Y) Asn (N) Gln (K)

Quien controla la apertura del canal?

MensajeroProteinaIonesCitoplasmaCanal ionico(cerrado)Canal ionico(abierto)MensajeroReceptorReceptorMembranacelularMembranacelularMembranacelularMembranacelularProteinaUna protena receptora sensitiva a un mensajero qumico externo.La protena es una parte integral del canal inicoIones: Na+, K+, Ca2+, Cl-

Formado por cinco subunidades proteicas (glicoprotenas)No son idnticasReceptor nicotnico colinrgico (2 a, b, g, d)Receptor de glicina (3 a y 2 b)Cada subunidad consta de 4 dominios transmembranales RECEPTORES DE CANALES INICOS- ESTRUCTURA

abdgagabdaTM2TM2TM2TM2TM2RECEPTORES DE CANALES INICOS- ESTRUCTURALas subunidades se organizan de tal manera que la TM2 de cada subunidad enfrenta el poro central del canal inico

RECEPTORES DE CANALES INICOS- ESTRUCTURATM2TM2TM2TM2TM2TM2TM2TM2TM2TM284RECEPTORES ACOPLADOS A PROTENAS G- ESTRUCTURAProtenas G o receptores 7-TM 7 dominios transmembranales Son hidrofbicos se numeran con romanos I, II, III, IV, V, VI, VIIComenzando donde esta el N-terminal

El sitio de unin para la protena G esta localizado en la parte intracelular e involucra la cadena carboxiterminal y parte del asa intracelular variable

El sitio de union para el NT o la hormona mensajera esta en la porcin extracelular de la protena

RECEPTORES ACOPLADOS A CINASAS- ESTRUCTURASuperfamilia de receptores que activan directamente la enzima y no requieren una protena G.

Receptores de tirosin cinasa Protena dual (receptor y enzima)

Region de union al ligandoMembrana celularRegion de union cataliticaInsulinaCitoquinasFactores de crecimiento

Reaccin catalizada =Reaccin de fosforilacin de los residuos de tirosina en la proteina sustratoCofactor ATP

No tienen la actividad cataltica en su cadena C-terminalRECEPTORES UNIDOS A TIROSIN-CINASASRECEPTORES INTRACELULARESRegulan la transcripcin de genes

Factores de transcripcin nuclearReceptores de hormonas nucleares

Los mensajeros tiene que cruzar la membrana celular por lo tanto debe ser de naturaleza hidrofbica

Tiempos de respuesta largos

Regin de unin a ADN (identifican secuencias de nucletidos particulares)9 residuos de cisteina - 8 involucrados en la unin de dos iones de ZincEstabiliza y determina la conformacin de la regin de unin a ADN89RECEPTORES INTRACELULARES

DETERMINACION DE LAS INTERACCIONES FARMACO RECEPTOR:AGONISTAS Y ANTAGONISTASFrmacosHormonas y neurotransmisoresRespuesta especifica y caractersticaReceptores especficosAgonistaAntagonistaReceptores especficosMimetizan el comportamiento de un mediador naturalAcciones biolgicasBloqueando el receptor impidiendo el enlace con el mediador correspondienteAGONISTAS (FRMACOS O MEDIADORES NATURALES) Y ANTAGONISTAS (FRMACOS)ANTAGONISTAAGONISTAAGONISTAActivacin de una enzima o un canal inicoMensajeros intracelularesCascadas enzimaticasRespuestas celularesAusencia de seales intracelularesNO SE PRODUCEN Respuestas celularesALGUNAS DEFINICIONESAFINIDAD: Capacidad que posee un frmaco de unirse al receptor especfico y formar el complejo frmaco-receptor.

ACTIVIDAD INTRINSECA: Propiedad que tienen los frmacos una vez unidos al receptor de engendrar un estmulo y desencadenar la respuesta o efecto farmacolgico (EFICACIA).

EL FRMACO IDEAL ESTAR PROVISTO DE:GRAN AFINIDAD POR EL RECEPTOR ALTA ACTIVIDAD INTRNSECAPOTENCIA: Se indica por la localizacin de la curva dosis efecto a nivel del eje de las abscisas.Cantidad de frmaco necesitado para producir un efecto dado.Mayor potencia no significa mayor eficacia

Si se tienen dos frmacos de distinta potencia pero igual efecto farmacolgico, cual se elige?

EFICACIA MAXIMA: Indica el efecto mximo que puede obtenerse mediante la administracin de un determinado frmaco.

ALGUNAS DEFINICIONESCurva dosis-respuesta

% de contraccin muscularMedir interacciones Frmaco receptor

Comparar potencia de varios compuestos que interaccionen con un receptor determinado

[X]Para un compuesto que se comporta como% de contraccin muscularCurva dosis-respuestaAgonistaAntagonista100500Log[X]

Para un compuesto que se comporta comoCurva dosis-respuestaAntagonista competitivo

Antagonista NO COMPETITIVOPara un compuesto que se comporta comoCurva dosis-respuesta

AgonistasAgonista Parcial

No elicitan una respuesta mxima (comparada con el agonista endgeno) aun siendo ocupados todos los receptores.

Menor eficacia

Independiente de la potencia

AgonistasAgonista InversoUn agonista inverso es un agente que se une al mismo sitio de unin del agonista pero invierte la actividad constitutiva de los receptores.Ejercen el efecto farmacolgico opuesto del que ejereceria un agonista del receptor.

Potencia Eficacia

A es el mas potenteC es la de menor eficacia maximaC seria un agonista parcial comparado con A yBAntagonista

X: antagonista competitivoY: antagonista No-competitivo

HistaminaPyrilaminaClorciclizinaPrazosinaTimololEpinefrinaNeurotransmisorAgonistaAntagonista

Como es posible que un antagonista se una al mismo sitio de un agonista y no elicitar una respuesta? agonistaantagonistaantagonistaCompuestos que interactuan con receptores:Naturales :hormonas, neurotransmisores, autacoidesXenobiticosTeorias de la interaccin farmaco receptorTeora de ocupacinGaddum y Clark.Teora de la tasa-Paton.Teora del ajuste inducido- Koshland. Teora de la perturbacin macromolecular-Belleu.Teora de la activacion-agregacin-Monad, Wyman y Changeux KarlinEl modelo de los dos estados (multiestados) de activacin del receptorTeorias de la interaccin farmaco receptorAun en la ausencia de un ligando natural o agonista, los receptores existen en un equilibrio (constante L) entre un estado activo R* (capaz de iniciar la respuesta biolgica) y un estado en reposo R (que no puede iniciar la respuesta)

En ausencia de ligando o agonista, el equilibrio entre R y R* define la actividad basal del receptor.

El frmaco puede unirse a uno o a los dos estados conformacionales, de acuerdo a las constantes de equilibrio Kd y Kd* para la formacin del complejo en reposo o (F.R) o activo (F.R*)

activoreposoEl modelo de los dos estados (multiestados) de activacin del receptorTeorias de la interaccin farmaco receptorAgonista total: alteran completamente el equilibrio al estado activo causando la respuesta mxima

Agonista parcial: se une preferencialmente al estado activo, pero no en la forma en que lo hace el total, por lo tanto no se obtiene la respuesta mxima

Agonista inverso total: alteran completamente el equilibrio al estado de reposo, causando una eficacia negativa

Agonista inverso parcial : se une preferencialmente al estado de reposo, pero no de la forma en que lo hace un agonista inverso

Antagonista: tiene igual afinidad por ambos estados. No exhibe eficacia negativa ni positiva.

LeftModelo del receptor de tres estadosDos conformaciones activas y una inactivaASPECTOS TOPOGRFICOS Y ESTEREOQUMICOS

La actividad farmacolgica de los compuestos depende principalmente de su interaccin con las matrices biolgicas (blancos). Es muy importante desde el punto de vista del desarrollo del frmaco y de su mecanismo de accin.

Puesto que la mayora del ambiente (biolgico) natural consiste de molculas quirales:Protenas (receptores, enzimas), aminocidoscidos nucleicos (DNA y RNA) Biomembranas (fosfolpidos y glicolpidos). Frmacos INTERACCIN DE FARMACOS CON LAS MATRICES BIOLGICAS

R-(-)- Adrenalina580045S-(+)-Adrenalina130R-(-)-Noradrenalina10071S-(+)-Noradrenalina1,4R-(-)-Isoprenalina 270081.8S-(+)-Isoprenalina33R-(-)Potente agonista bS-(+)- Dbil agonista bR-(-) NoradrenalinaR-(-) AdrenalinaR(-)-IsoprenalinaActividad broncodilatadoraEutmero (ismero mas activo)Distmero (ismero menos activo)Relacin eudsmicaLa razn entre el enantimero mas potente (mayor afinidad) y el menos potente.

Antagonista que contenga un centro estetreognico en el farmacforo presentara una alta relacion eudismica ya que la complementaridad con el receptor no sera retenida para el distomero.

Pequeas relaciones eudismicas son observadas cuando:

El eutmero tiene baja afinidad por el receptor (poca complementaridad)En el caso de compuestos quirales cuando el centro estereognico esta por fuera del farmacforo.El distmeroDebe ser considerado como un impureza en la mezcla (isomeric ballast=lastre isomrico)Pero puede contribuir a efectos colaterales indeseables y toxicidad

S-(-)-ThalidomidaTeratogenicaR-(+)-ThalidomidaAntiemetico y sedante1958: Comercializado en Europa (sedante)

Se dio a las mujeres embarazadas (dieron a luz ms nios con malformaciones).Interferir con metabolismo de la DNA.

El 16 de julio de 1998, la FDA aprob el uso de thalidomida para el tratamiento de lesiones asociado con la lepra. En diciembre 1998 comercializ como Thalomid.Casos de relacin estereoqumicaAmbos ismeros son biolgicamente activos-solo uno contribuye a la toxicidad (S)Metemoglobinemia

PrilocainaAnestesico locald-ismero (diurtico retencin de ac. rico)l-ismero (uricosrico)IndacrinonaDiurticoEfecto adv. Retencin de acido rico

2R,3S-(+)-DextropropoxifenoAnalgsico (Eli Lilly)2S,3R-(+)-LevopropoxifenoAntitusgeno (Eli Lilly)Enantimeros con actividades diferentes

(S)-(+)-enantimero (antiinflamatorio/analgsico)

(R)-(-)-enantimero(enfermedad periodental)Ketoprofeno

Enantimeros con efectos opuestos(S)-(+) Convulsivante(R)-(-) NarcticoBarbitricoPicenadol(3R,4R)-(+) agonista opioide (3S,4S)-(-) antagonistaRacmico (agonista parcial)Interruptor quiral chiral switch Comercializacin de los medicamentos como mezclas racmicas50% inactivoResponsable de efectos adversosRazn econmicaFDARacemato aceptado si hay baja toxicidad animal y estudios en humanos.FDA1992-Interruptor quiralJustificaciones rigurosas para la aprobacin de racematos.Produccin y comercializacin de medicamentos como una entidad.

INTERRUPTOR QUIRAL

Redesarrollo de los frmacos que se comercializaban como racematos en el eutmero (enantimero activo)

PATENTE

Levalbuterol (R)-(-) efecto teraputico(S)-(+) efectos colateralesFluoxetinaAlbuterolRacemato (ambos ismeros son activos)NevibololRacemato(R)-inhibe resistencia de las clulas cancerigenas(S)- EutomeroVerapamiloRacemato(+)-b-bloqueador(-)-agente vasodilatador-NORacematoEnantiomeros interconvertibles in vivoRosiglitiazonaCUSHNNY (1926)- Easson y Stedman- La razn para el reconocimiento de una molcula quiral por parte de los receptores o enzimas es una interaccin del agonista o del sustrato con al menos tres puntos del sitio activo del receptor o de la enzima, respectivamente.

Enantimero REnantimero SReconocimiento quiral

Reconocimiento quiral119119

R-(-)-epinefrinaS-(+)-epinefrinaIsmeros geomtricos

E-tripolidinaZ-tripolidinaAntihistamnico E 1000x ZAsimismo, los ismeros de cis/trans de compuestos cclicos o los ismeros Z/E de alquenos tambin tienen diferentes potencias de unin y por lo tanto diversas actividades biolgicas.

ConfiguracinArreglo tridimensional de los tomos en un centro de quiralidad.

Configuracin

ConformacinASPECTOS CONFORMACIONALESIsomeros ConformacionalesASPECTOS CONFORMACIONALESEl farmacforo de una molecula no esta solo definido por la configuracin, sino tambin por la conformacin bioactiva en relacin al sitio de unin del receptor.

Un receptor puede unirse solo a uno de los confrmeros.

Este no necesita ser el confrmero de menor energa.

Conformacin bioactiva (cuando se une al receptor para formar el complejo)

ASPECTOS CONFORMACIONALESESTRATEGIA: ANLOGOS RGIDOS CONFORMACIONALESPorque la Acetilcolina acta sobre dos receptores?Receptores muscarinicos y nicotinicostrans-diaxialmuscarinicacis-axial ecuatorialnicotinicaantigaucheAcetilcolina

Articulo The Influence of Conformational Isomerism on Drug Action and DesignMarc W. Harrold125

CIDOS NUCLICOS COMO BLANCOS MOLECULARESNUCLESIDOS

CIDOS NUCLEICOS COMO BLANCOS MOLECULARESESTRUCTURA PRIMARIA

ESTRUCTURA SECUNDARIACIDOS NUCLICOS COMO BLANCOS MOLECULARESSurco menor Surco mayor ESTRUCTURA TERCIARIAACIDOS NUCLEICOS COMO BLANCOS MOLECULARESSUPERENROLLAMIENTOTOPOISOMERASASHELICASASTOPOISOMERASA II

CIDOS NUCLICOS COMO BLANCOS MOLECULARESAntibacterianos y terapia anticancergenaFrmacos que interactun con ADN

Agentes intercaladoresNo-intercaladores que actun en TopoisomerasasAgentes alquilantesCortadores de cadenaTerminadores de cadena

Agentes intercaladores

ProflavinaaminoacridinaH3NNH3O--Oplanares o anillos aromticos o heteroaromticosSe ubican entre los pares de basesVan der Waals Grupos ionizados-interaccin con los fosfatosInterfieren con la ReplicacinTranscripcinMuerte celular

O DACTINOMYCINAStreptomyces parvullisO DOXORUBICINAStreptomyces peucetiusANTRACICLINASAgentes intercaladoresPUENTES DE HIDRGENO

Streptomyces verticillusAgentes intercaladoresBITIAZOL(INTERCALACIN)Las aminas primarias y los tomos de nitrgeno de los anillos de pirimidina e imidazol quelan el in ferroso que interacciona con oxgeno y se oxida a in ferrico, dejando al formacin de radicales superxido e hidroxilos.BLEOMICINA

Venenos de TopoisomerasasNo-intercaladoresPodophyllum hexandrum (Podophyllum emodi) Podophyllum peltatum (Berberidaceae)TubulinaEstabilizan el complejo formado entre el ADN y la topoisomerasa

TopoisomerasasNo-intercaladores

Estabilizan el complejo formado entre el ADN y la topoisomerasa

EnzimaADNFluoroquinolonas R=6. Estabilizan el complejo formado entre el ADN , la topoisomerasa y el frmacoVenenos de TopoisomerasasNo-intercaladoresEstabilizan el complejo formado entre el ADN y la topoisomerasa IAgentes alquilantes o metalantesCompuestos altamente electroflicos reaccionan con nuclefilos para formar enlaces covalentes. Adenina (1 y 3), Guanina (7) y Citosina (3)Afectan replicacin y transcripcin DESVENTAJA SelectividadEfectos txicos

7

CTGG alquiladaPreferencia por el tautmeroGuanina (7)

Agentes alquilantes o metalantesMostazas nitrogenadasIon azaridinioAsistencia anquimricaOtrosNitrosoureasBusulfanDacarbazinaProcarbazinaMitomicina

Cisplatin1960Corriente elctrica en crecimiento bacteriano

La molcula es neutra y no reactivaUna vez que entra a la clula en un ambiente con baja concentracin de iones cloro ocurre la hidratacin de los sustituyentes de cloro desplazndolos de la molcula y produciendo una especie cargada positivamente que acta como el agente metalante generando una unin con el ADN (unidades de guanina)Agentes alquilantes o metalantesCisplatin

CORTADORES DE CADENAprevienen a la ADN ligasa que repare el daoCalicheamicina 1Unin al surco menor del ADN

Ciclizacin o reordenamiento de BergmanEl anillo aromtico diradical retira dos hidrgenos del ADN y forma un ADN diradical que al reaccionar con oxgeno deja una ruptura en la cadena sistema enediino

Terminadores de cadena-falsos sustratos

PPPTerminadores de cadenaSer reconocidos por el ADN, interactuar con la base correctaGrupo trifosfatoNo permitir adicin de nuevos nucletidosAciclovir(Guanina)DesoxiguanosinaAciclovir trifosfatoEs fosforilado en las celulas infectadas por el virusFrmacos que interactun con ARNmiRNA (microRNA)siRNA (small interfering o small inhibitory RNA)miRNP (micro-RNA-protein)

TERAPIA ANTISENTIDO -FOMIVIRSEN -Oblimersen143MISCELNEOSProtenas transportadoras (cocana, antidepresivos tricclicos, sibutramina)

2. Protenas estructuralesProtenas viralesTubulinaBiosintticos Precursores (Vancomicina, Teicoplanin, Eremomicina) Terminadores de cadena (puromicina)

Interacciones protena-protena

Lpidos Molculas que atraviesan membranasTransportadores de iones (Nigericin, Monensin, Lasalocid, Polimixina B)

6. Carbohidratos

Protenas transportadoras (cocana, antidepresivos tricclicos, sibutramina)

Actividades biolgicas altamente especficas (nuevos mecanismos de accin)

Taxol (Paclitaxel )

Unin a receptores (a cuales?)

INHIBIDORES DE LA DESPOLIMERIZACIN DE LA TUBULINA

Microtubulos (verde) son necesarios para la estructura celular, division y el movimiento del material dentro de estaMicrotubulos compuestos de muchas molculas de tubulina (unidad) que se ensamblan y desensamblan.Taxol-tubulina subunidad b no permiten desensamble mitosisMecanismo de accin

Vinblastina

Vincristina Colchicina INHIBIDORES DE LA POLIMERIZACN DE LA TUBULINA

Lipidos- Molculas que atraviesan membranas

Amfotericina Lipidos- Molculas que atraviesan membranas

Gramicidina Lipidos- Molculas que atraviesan membranas

Lipidos- Transportadores de iones

Valinomicina CARBOHIDRATOSAntitumoralesAntiinfecciososAnti-inflamatoriosAnticonceptivos

153Artculo: Glycomimetic Drugs - A New Source of Therapeutic Opportunities[Discovery Medicine,8(43):247-252, December 2009]Author: John L Magnani, Beat Ernst