Antimetabolitos

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Antimetabolitos • Análogos de compuestos endógenos que interfieren en la formación y utilización de los mismos • Inhiben rutas metabólicas esenciales – Síntesis ADN/ARN: • competencia enzimas • incorporación a ácido nucleico (inhibe función normal e induce apoptosis)

Especificidad???? Pedro García / Química Medicinal II, UCR

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Antimetabolitos

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Inhibidores de biosíntesis de 2’-deoxiribonucleótidos por ribonucleótido reductasa

• Ribonucleotido-5’difosfato • Precursor inmediato de bases de ADN

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Inhibidores de biosíntesis de 2’-deoxiribonucleotidos por ribonucleótido reductasa

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Inhibidores de biosíntesis de 2’-deoxiribonucleotidos por ribonucleótido reductasa

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Inhibidores ribonucleótido reductasa – neutralización de radical tirosilo • Inhibidor más conocido es la hidroxiurea (especifico de fase S). – También es radiosensibilizador.

• • • •

“Quenchea” el radical tirosilo. Importante en síndromes mieloproliferativos. Genera óxido nítrico (vasodilatador) Óxido nítrico contribuye a efecto antitumoral – reacciona con el radical tirosilo

O H2N Pedro García / Química Medicinal II, UCR

N H

OH 7

Inhibidores ribonucleótido reductasa – neutralización de radical tirosilo

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Nuevos inhibidores ribonucleótido reductasa – neutralización de radical tirosilo

• Neutraliza el radical tirosilo • Quelante de hierro • Fase I

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Inhibidores ribonucleótido reductasa –Análogos • Modificados en C’2. por qué? • Muchos se unen covalentemente a la enzima • Tezacitabina: prodroga – MK:

fosforilación intracelular une irreversiblemente a RNR (difosfato) une a ADNterminación (trifosfato) Pedro García / Química Medicinal II, UCR

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Inhibidores ribonucleótido reductasa –Análogos

• Gemcitabina: – Inhibe ADN polimerasa y RNR

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Inhibidores de biosíntesis de uracilo • Construcción del heterociclo:

Carbomoilación

Ciclación

Descarboxilación Fosforibosil pirofosfato

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Inhibidores de biosíntesis de uracilo

• Pirimidinas • UMP es precursor de UTP • Antimetabolitos: PALA

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Inhibidor de biosíntesis de ácido timidílico • Timidilato sintasa: cataliza paso de dUMP a TMP. • Metilación reductiva, transfiere carbón de 5,10metilentetrahidrofolato a dUMP en posición 5, da TMP y DHF. • Única fuente de novo de timidilato • Serina hidroximetil transferasa (SHMT): forma 5,10metilenTHF a partir de THF, acoplado con cambio de serina a glicina, con fosfato de piridoxal como cofactor • DHFR: pasa DHF a THF

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Inhibidor de biosíntesis de ácido timidílico

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Inhibidor de biosíntesis de ácido timidílico • Metilación uracilo es un cambio pequeño • …..pero, le confiere mayor lipofilicidad y efecto estérico. • Discriminación adecuada de las otras bases

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5-fluorouracilo (CCSS) y floxuridina • Inihiben TS. • Los anticancerígenos mas prescritos (2003): TGI (*colorectal combinado con oxaliplatino e irinotecan), TR, seno, cabeza, cuello. Piel (crema) • Floxuridina: nucleósido de 5-FU menor biodisponibilidad (intraarterial) Pedro García / Química Medicinal II, UCR

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5-fluorouracilo (CCSS) y floxuridina • 5-FU entra por mismo mecanismo que uracilo, y se activa a 5-FdUMP. • Inhibe TS • Se incorpora a ARN y ADN • H y F similar radio de Van der Walls (mismo sitio y afinidad) • F hace el sistema insaturado carbonilo más electrofílico, favorece anclaje a enzima.

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Inhibidor de biosíntesis de ácido timidílico • Disminución de TMP, suprime niveles de otros nucleótidos por feedback. • Se altera dATP/TTP; interfiere síntesis ADN. – Interfiere en síntesis de ADN y en reparación

• 5-FdUTP actúa como falso substrato de ADN polimerasa – Incorporado: detiene síntesis, promueve fragmentación de ADN. Similar en ARN.

• Ambos mk estabilizan p53 (supresor de tumores q mantiene integridad de ADN que detienen ciclo celular en R/ a daño o detonan apoptosis).

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Inhibidor de biosíntesis de ácido timidílico

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Inhibidor de biosíntesis de ácido timidílico • Resistencia: – Falta de p53 – Mucho dUTP – Aumento de expresión de TS por feedback – Inhibición de TS aumenta dUMP

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Prodrogas 5-FU • 5-FU es IV. Prodrogas orales • Ftorafur: absorción completa TGI activación metabólica toxicidad gástrica y digestiva

Hidrolasa Pedro García / Química Medicinal II, UCR

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Prodrogas 5-FU • Tumor sólido tiene alto nivel timidina fosforilasa • Doxifluridina: tóxicidad gástrica (diarrea: enzima intestinal)

TP es igual a PDGF: angiogénico Pedro García / Química Medicinal II, UCR

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Prodrogas 5-FU Capecitabina: prodroga múltiple (3 enzimas) • Cáncer colorectal • Baja exposición sistémica (TGI) • Cadena lateral: aumenta lipofilicidad (absorción). • Ultimo paso (TP): en célula cancerígena es 10 veces mas eficiente. • Otras drogas mejoran actividad de TP: taxanos, ciclofosfamida

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Prodrogas 5-FU

10 veces más respecto a tejido normal

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Modulación de actividad de 5-FU • Disminuir degradación – 80% en hígado por dihidropiridina deshidrogenasa (DPD), da metabolito inactivo.

• 1) Coadministrar mucho uracilo, p/saturar enz – UFT, 4:1 (uracilo:tforafur)

2) Coadministrar con inhibidores de DPD

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Modulación de actividad de 5-FU Mejorar inhibición de TS Requiere cofactor 5,10-metilenTHF Administrar leucovorin aumento citotoxicidad en células cancerígenas (+ UFT : orzel) LV entra por “acarreador de folato reducido (RFC)” se metaboliza a THF sin necesidad de DHFR Pedro García / Química Medicinal II, UCR

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Modulación de actividad de 5-FU

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Modulación actividad de 5-FU • Mejorar activación de 5-FU Pretratamiento con MTX (inhibe biosíntesis THF para purinas), se acumula PRPP (esencial para activar 5FU) No ha dado resultados significativamente mejores

S-1: mejora tolerabilidad gástrica. Con ftorafur, inhibidor de DPD y ácido oxónico (inhibidor fosforiboxilación de 5-FU en mucosa GI) Pedro García / Química Medicinal II, UCR

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Modulación de actividad de 5-FU

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Inhibidores de TS a base de folatos • Ralitrexed: bioisóstero – pteridina de folato por quinazolina – benceno de folato por tiofeno

• Transportada por Acarreador de folato reducido • Residuo glutamato pasa a poliglutamato por poliglutamato folil sintetasa – inhibidor más potente, retiene intracelular, acción prolongada

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Inhibidores de TS a base de folatos • ZD-9331: – Metilo en C-7, 2-F = mejor actividad – Isóstero gamma carboxiltetrazol en lugar de ácido glutámico previene poliglutamizacion (previene resistencia por downregulation de FPGS).

• Nolatrexed: – Inhibidor menos relacionado con ácido fólico. – No usa tranportador, atravieza por difusión, no puede poliglutamarse, no se retiene – Necesita de infusión prolongada

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Inhibidores de DHFR Folatos: cofactores para transferir un carbono

Necesario para síntesis de timina y nucleótidos de purinas De la dieta, se reduce a THF con DHFR, y pasan a 5,10metilenTHF; 5,10metenilTHF; 5 ó 10 formilTHF

Inhibir DHFR lleva a muerte celular

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Inhibidores de DHFR • DHFR es una proteína pequeña. DHF se une adyacente a NADPH

PDB 1E26

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Inhibidores de DHFR clásicos • Más potentes – Análogos de ácido fólico con 2,4aminopiridina

• Son antifolatos clásicos por residuo de ácido glutámico – Cambio por sustituyente lipofílico = antifolato no clásico

• MTX entra por RFC y se poliglutamiza por FPGS – Célula normal: menor actividad de FPGS

• MTX también inhibe TS; GARFT y AICARFT (síntesis de purinas)

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Inhibidores de DHFR clásicos • Sintetizados sustituyendo carbonilo en C-4 por grupo amino • Se encontró un giro de 180º en C6CH2NHR, respecto a DHF • Metotrexato es más básico que el ácido fólico y se une protonado – Unión 1000 veces más fuerte que el ácido fólico

• MTX necesita NADPH – Toxicidad selectiva (NADPH, NADP y NADH según célula sea normal o cancerígena)

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Inhibidores de DHFR clásicos - MTX • Principales efectos secundarios: mielosupresión, daño a TGI, ríñón e hígado. • Se combina con leucovorin (ácido N5-formilTHF) para mejorar mielosupresión. – Leucovorin entra por RFC – Se metaboliza a 5,10metilenTHF sin necesitar de DHFR

MTX también se emplea para psoriasis, artritis reumatoide e incluso como inductor de aborto

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Biosíntesis de purinas Diferencia con pirimidina: parte de heterociclo que se une a PRPP. Purina heterociclo se construye gradualmente en 10 pasos. Inosina MP es el precursor de ATP y GTP

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Inhibidores de PRPP amidotransferasa • Primer paso irreversible: quita PP y pone amonio en PRPP. • Lo inhiben las tiopurinas (6-mercaptopurinas) por feedback.

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Inhibidores de GARFT GARFT: 3er paso, transfiere formil (formilTHF) a glicinamida ribonucleótido. Tambien cataliza pasos 2 y 5

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Inhibidores de GARFT • Inhibidor: lometroxol, análogo de folato sin N en 5 y 10 – No puede transferir formilos

• Subunidad 2-aminopiridin-4-ona igual a THF, diferente a inhibidores de DHFR • Residuo de glutamato permite transporte por RFC y MFR, y es poliglutamado por FPGS. • Lometraxol se estudio clínicamente pero presentó toxicidda acumulativa • 2ª Generación: mejor tolerados – LY-309887: bioisóstero benzeno-tiofeno  más potente – AG-2037: diferente configuración en C-6, sinergismo 5-FU Pedro García / Química Medicinal II, UCR

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Inhibidores de GARFT

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Inhibidores de GARFT Permetrexed • • • • •

Cambio de quinazolina por indol en C-5 Pérdida de estereoquímica en C-6 Entra por RFC y se poliglutamiza Inhibe TS, DHFR, GARFT y AICARFT Se une a DHFR como “2,4-aminopteridina” – Pirrol imita 4-amino del MTX

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Macromoléculas blanco de antifolatos

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Tiopurinas • 6-MP y TG. • Necesitan metabolismo intracelular por hipoxantina guanina fosforibosil transferasa (HGPRT) para formar ácido tioinosínico – citotoxicidad específica de fase S.

• Inhibe enzimas de síntesis de purinas y se incorpora en ácido nucleico • Tioguanina actua muy similar Pedro García / Química Medicinal II, UCR

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Tioguanina • Ácido tioinosínico inhibe PRPP amidotransferasa (1ª enzima) por retrocontrol. • Otras enzimas inhibidas: – HGPRT: compite con hipoxantina – Ácido inosínico deshidrogenasa: produce precursor de GMP – Adenilsuccinato sintetasa: 1º paso en transformación de ácido inosínico a AMP • Ácido tioinosínico pasa tioguanílico y entra en ADN-ARN. Fragmentación de ADN y alteración de reparación

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Mecanismo de acción de tiopurinas

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Tiopurinas Degradación: MP, se S-metila por tiopurina metiltransferasa (TPMT) y se oxida por xantino oxidasa a 8-oxo derivado y ác 6tiourico.

Interaccion con alupurinol!!! Reducir dosis de MP en 75%  daño renal

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Tiopurinas • Derivados para evitar degradación: Nitroimidazoles (azatioprina y tiamiprina) • Prodrogas, activadas por SNAr: Ataque de tioles a posición 5 de 4-nitroimidazol y eliminacion de tiopurina como grupo saliente.

No más efectivas que la madre

Azatioprina es inmnosupresor

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Tiopurinas • Derivados con ácido acrílico – Activado por glutatión por adición de Michael

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Inhibidores de etapas tardías en síntesis de ADN • Análogos de nucleósidos como prodrogas (quinasas) • Trifosforilación e incorporación a ácido nucleico (altera reparación y elongación). • También inhiben ADN polimerasa • Problema: inmunosupresión

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Inhibidores de etapas tardías en síntesis de ADN Nucleósidos de Pirimidina

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Inhibidores de etapas tardías en síntesis de ADN Nucleósidos de Pirimidina • Citarabina específico fase S – Se incorpora a ADN Necesita exposición prolongada para máxima actividad citotóxica – Citosina desaminasa: rápida degradación a uracil arabinosido (vida media corta)

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Inhibidores de etapas tardías en síntesis de ADN Nucleósidos de Pirimidina  

Importante: evitar degradación Sustitución grupo 2-hidroxiarabinosido (ciano): permite que se de la fase S pero no G2. Menos eficaz en inhibir elongación de ADN, avanza a fase S  Genera ruptura de una hebra de ADN  Ruptura de ADN e inhibición de mecanismos de reparación llevan a inhibición del ciclo celular en G2 



1-nucleósidos Gemcitabina:

similar a citarabina, difosfato inhibe RNR buena sinergia con antifolatos Pedro García / Química Medicinal II, UCR

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Grupo ciano

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1-nucleósidos • Trifosfato inhibe ADN polimerasa (terminación de cadena)

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Inhibidores de etapas tardías en síntesis de ADN Nucleósidos de Purina

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Enzimas

Célula normal sintetiza asparagina en cantidades adecuadas Célula linfoides malignas la toman del plasma L-Asparaginasa: interrumpe síntesis de proteínas y causa muerte celular Pegaspargase: enlace covalente con PEG (hipersensibilidad)

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Otros • Inhibidores de fosforibosilmilglicinamidina sintetasa • Inhibidores de 5-aminoimidazole-4-carboxamida ribonucleótido formiltransferasa • Inhibidores de Adenosina Desaminasa • ……

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