Potent, Plasmodium-Selective Farnesyltransferase Inhibitors That Arrest the Growth of Malaria Parasites: Structure-Activity Relationships of

Ethylenediamine-Analogue Scaffolds and Homology Model Validation

Steven Fletcher, Christopher G. Cummings, Kasey Rivas, William P. Katt,Carrie Horney, Frederick S. Buckner, Debopam Chakrabarti, Said M.Sebti, Michael H. Gelb, Wesley C. Van Voorhis, and Andrew D. Hamilton

Publication Date (Web): 08 August 2008

Objetivo

• Investigar la validez del sitio activo en el modelo homólogo del Pf PFT mediante la introducción de esqueletos alternativos con diferente flexibilidad y diferentes distancia N-N dentro de los inhibidores basados en etilendiamina.

Introducción

• La mortalidad de la malaria va en incremento especialmente en los grupos de mayor riesgo (niños africanos).

• Gran número de razones, la más importante es el incremento en la resistencia del parásito a las drogas existentes.

• Cloroquina interrupción en la polimerización del grupo hem baratos y difundidos.

Introducción

• Nuevas dianas: Rutas bioquímicas como biosíntesis de ácidos grasos y la biosíntesis de isoprenoides independiente de mevalonato.

• Realidad económica del tratamiento efectivo está por encima de los países tercer mundistas, en donde la enfermedad es más prevalente.

• Minimizar costos: desarrollar antimaláricos a partir de drogas desarrolladas para otras enfermedades en un método conocido como “piggy-back”.

Desarrollo del estudio:

• Diana : Proteína farnesiltransferasa (PFT) del Plasmodium falciparum.

• La PFT es parte de la familia preniltransferasa.

• Proteína farnesiltransferasa de mamíferos, es diana para el antagonismo de la actividad del oncogen Ras, encontrado en el 30% de los casos de cáncer.

Función de la diana:Función de la diana:

• La PFT cataliza la transferencia del grupo farnesilo de la farnesil pirofosfatasa (FPP) al carbono terminal de un set de proteínas específico en la célula eucariótica. La secuencia genómica del Plasmodium falciparum reveló que la aparente ausencia de PGGT-1 en el parásito, sugiere que los inhibidores de PfPFT pueden tener alta toxicidad para el parásito.

• A pesar del hecho que el P.falciparum no biosintetiza colesterol, el metabolismo de isoprenoides es critico para la división normal del parasito y la diferenciación de este; estudios previos han demostrado que los inhibidores de PFT afectan la transición de los parásitos desde las etapas de anillo hasta las ultimas etapas del trofozoíto.

Modelo homólogo del sitio activo de PfPFT.

• Este modelo revela una cavidad larga, abierta y predominantemente hidrofóbica en donde existen cuatro posibles sitios de unión.

• Previamente se ha reportado que existen una serie de inhibidores de etilendiamina que permiten un acceso simultaneo a los cuatro sitios de unión dentro del sitio activo de la Pf PFT.

• Se utilizan eritrocitos infectados con dos variedades de P. falciparum:

3D7 sensible a la cloroquina.

K1 resistente a la piremetamina y a la cloroquina.

Metodología

• A partir de los inhibidores de etilendiamina se realizan síntesis para encontrar nuevos derivados con posible actividad sobre la diana.

• Con el modelo GOLD 3.1 se hace interaccionar la diana con los inhibidores propuestos, de esta manera se logra identificar los posibles sitios de unión.

Metodología

• A partir de los sitios de unión propuestos en el GOLD, se utilizó el modelo QSAR (Relación estructura-actividad cuantitativa) para predecir matemáticamente la correlación entre la inhibición predicha y la inhibición observada in vitro.

RESULTADOS

Selectividad:

• Aunque el objetivo principal del estudio no fue el diseño de inhibidores PFT aun mas selectivos, es bien sabido que las modificaciones en el esqueleto no tienen efecto en la disminución de la selectividad hacia la PFT.

Selectividad

Modelos QSAR

• A partir de los sitios de enlace propuestos en el GOLD, las interacciones de los N-N (del fármacoforo) con la diana presentan diferentes interacciones moleculares y electrónicas que van a medir la actividad biológica propuesta.

Conclusiones

• Considerando el costo, la rapidez y la facilidad de síntesis, se concluye que la familia de inhibidores basados en etilendiamina son los mejores antimaláricos de esta serie hasta ahora y brindan un alto grado de efectividad sobre las isoformas PFT de mamíferos.

• Este estudio es esencial no solo para evaluar la potencia de los compuestos en cada especie, sino también para preparar modelos similares QSAR para los sitios activos que han mutado, de tal manera que se identifiquen modificaciones estructurales que puedan restaurar la potencia inhibitoria necesitada.

GRACIAS