Peptidi come farmaci Flashcards
Quali sono i problemi dell’utilizzare i peptidi come farmaci?
- Instabili in ambiente acido e ad alte temperature
- Non possono essere assunte per via orale
- Sono facilmente degradate dalle peptidasi
- Non attraversano la barriera ematoencefalica
- Non superano la membrana cellulare
Quali tipi di peptidi usati come farmaci si possono riconoscere?
Peptidi modificati: strutture che possiedono legami peptidici classici ma hanno subito altre modificazioni come cambio di amminoacidi, amminoacidi non naturali, variazioni di chiralità o modificazioni agli estremi.
Pseudopeptidi: molecole in cui alcuni legami ammidici sono modificati (es: ho usato isosteri, peptoidi, azapeptidi) ma le catene laterali sono rimaste uguali.
Peptidomimetici: molecole organiche profondamente diverse da un classico peptide, non hanno legami peptidici ma mimano punti farmacoforici.
Ci sono anche peptidi in grado di attraversare le membrane cellulari: cell-penetrating peptides (CPP).
Come posso modificare un peptide?
- Sostituzione di un aa: Met, Asp e Asn danno problemi di stabilità
- inserire aa in forma D
- inserire aa non naturali
- ciclizzare il peptide
- costruire un peptide biciclico
- stapled peptides
- inserire un beta aa
- metilare l’azoto
- funzionalizzare gli estremi della catena
- uso degli aa alfa-alfa disostituiti
Cosa sono gli stapled peptides?
peptidi in cui vengono funzionalizzate le catene laterali delle α eliche in modo da creare dei legami che mantengono la struttura.
Esistono vari tipi di strapled peptides che si ottengono con reazioni diverse:
- Ring closing methatesis
- Click chemistry
- Lattamizzazione
- Sfruttare la presenza di cisteina
- Reazione tiol-ene
- Reazione con seleno cisteina
- Condensazioni con triptofano
Che tipi di isosterie danno vita agli pseudopeptidi?
isosteri del legame ammidico
isosteri dello stato di transizione
Come si originano gli isosteri del legame ammidico?
Legge dello spostamento degli idruri di Grimm: se aggiungo un H ad un C allora questo raggiunge lo stesso numero di elettrodi di un N. Di conseguenza avranno caratteristiche chimiche molto simili e probabilmente manterranno la stessa attività biologica, ci possono essere piccole differenze su stabilità, tossicità…
Sono esempi CH2 e O, CH3 e Fl, OH e S, NH e O…
Isosteria di Herlen Meyer: sono isosteri anche atomi che hanno lo stesso numero di valenza, non importa il numero totale di elettroni.
Sostituzione con eterocicli: è sempre un’isosteria in grado di mimare alcune caratteristiche del legame ammidico. Questi isosteri hanno le stesse mappe di potenziale elettrostatico e gli stessi gruppi donatori e accettori, questo rende il peptide funzionale ma più difficilmente idrolizzabile.
Come funziona la click chemistry?
Si ha la reazione tra azidi e alchini, gruppi funzionali facili da sintetizzare, ad alta energia ma stabili. Posti insieme fanno cicloaddizione-1,3-dipolare formando il triazolo, molecola molto stabile con alto momento dipolare (può fare interazioni forti come legame H, dipolo-dipolo…).
Il triazolo 1,4 è un isostero dell’ammide trans:
- Vengono mantenute le strutture secondarie α e β.
- Hanno un gruppo accettore e un gruppo donatore di legami H
- Hanno un C elettrofilo
Può essere utile per ciclizzare i peptidi oppure possono essere sostituiti i legami peptidici con trazioli mantenendo l’attività biologica (triazomeri). Ottengo isosteri non classici del legame ammidico.
Che cos’è un peptidoide e come viene prodotto?
La catena laterale R legata al C viene spostata sull’azoto per rimuovere il problema della chiralità: non si producono più racemi.
Le reazioni di sintesi sono semplici e i peptoidi non vengono attaccati facilmente dalle proteasi perché l’attacco causerebbe la formazione di un’ammide terziaria con ingombro sterico notevole.
Generalmente vengono prodotti con la chimica combinatoriale in fase solida, si possono produrre anche in forma ciclica.
Che cosa sono i peptidomimetici?
anche i legami delle catene laterali possono ruotare con angoli χ1 e χ2.
I peptidomimetici sono molecole organiche che non presentano legami peptidici ma che comunque mimano l’attività biologica del peptide di origine.
Quali sono gli esempi di peptidomimetici?
Morfina: analogo rigido dell’encefalina senza legami peptidici
Ormone del rilascio della tireotropina: mantenuti i gruppi funzionali ma eliminati i leg peptidici
L363,301: analogo della somatostatina
Tirofiban: mima l’RGS presente all’estremità del fibrinogeno e lega le piastrine
Parlare del caso studio della linaclotide
Mangiando alimenti conservati male si rischiano fenomeni diarroici causati da proteine batteriche come la STa prodotta da E.Coli: questa ha una struttura rigida con 3 ponti disolfuro stabile ad oltre 100°.
La linaclotide è formata da STa, guanilina e uruguanilina ed è un lassativo:
1- Grazie ai ponti disolfuro, questo farmaco sopravvive senza problemi al pH acido dello stoma
2- Raggiunge l’intestino
3- Si lega alla guanilato ciclasi
4- Si ha un aumento della cGMP intracellulare che causa un’overattivazione delle PKG
5- Queste provocano la fuoriuscita di ioni e, di conseguenza, di acqua
6- Fenomeno diarroico
L’inattivazione è mediata dalle carbossipeptidasi che riconoscono il COOH all’ultimo amminoacido e tagliano l’ultima tirosina: si ha così una prima attivazione ma entro un’ora si ha la degradazione
Per rendere la linaclotide più stabile si può:
- Modificare il COOH terminale per renderlo invisibile alle proteasi. Es: metto un’ammide
- Inserire un amminoacido della serie D: difficile da riconoscere
- Sostituire di ponti S-S con ponti Se-Se: sono più stabili (isostero di Herlen Meyer)
- Ciclicizzazione
Dopo aver apportato le modifiche bisogna verificarne la stabilità e l’attività.
Parlare del caso studio del GLP1
Si pensava che il livello di insulina aumentasse in conseguenza all’aumento del glucosio, invece c’è GLP1 come intermedio che può stimolare la produzione di insulina prima ancora che il glucosio arrivi.
Il GLP1 fisiologico ha un’emivita di 1.30 minuti perché viene degradato dalla DPP4.
Soluzioni:
- Somministrare inibitori di DPP4
- Variare amminoacidi del GLP1
Liraglutide: aggiungo un acido grasso per permettere il legame con l’albumina, ottengo l’emivita di 1 giorno.
Semaglutide: aggiungo un acido grasso mediante un linker e un acido isobutirrico (impedimento sterico per le proteasi), ottengo emivita di 1 settimana.
Posso anche aggiungere SNAC per permettere la formulazione orale.
Parlare del caso studio dell’ACE
Quando si ha una diminuzione dei sali:
1- Il rene libera renina
2- Viene idrolizzata in angiotensinogeno
3- Viene trasformato in angiotensina 1
4- ACE lo trasforma in angiotensina 2 → vasocontrizione e aumento pressorio, interagisce con le ghiandole surrenali aumentando la secrezione di aldosterone per aumentare il riassorbimento di sodio
Di ACE si sapeva solo il funzionamento generale: è una carbossipeptidasi (taglia l’ultimo amminoacido con COOH). Quindi, per colpirlo, si è partito dal teprotide (veleno di un serpente del sud America), in grado di bloccare l’ACE e quindi stimolare la vasodilatazione che porta allo svenimento.
Struttura del farmaco:
- Viene sostituito l’ammide
- L’ultimo amminoacido viene trasformato in prolina per migliorare la selettività
- Viene inserito un metile nelle tasche idrofobiche laterali
- Viene aggiunto un fen-etilene per occupare le tasche laterali
Parlare del caso studio degli inibitori delle proteasi dell’HIV
Il virus dell’HIV produce una poliproteina che poi viene rotta da una proteasi specifica. Questa proteasi è un omodimero (nell’uomo le proteasi sono eterodimeri) con due subunità uguali ma invertite in grado di rompere il legame Pro-Phe (non esistono enzimi umani che lo fanno).
Per bloccare queste proteasi si è creata una molecola stabile, molto affine per lo stato di transizione (quindi simile a Pro-Phe) e in grado di riempire anche le sottotasche (saquinavir).
Si è anche sfruttata la simmetria delle proteasi: se anche il ligando è simmetrico allora occupa l’intero sito attivo e anche le sottotasche. Inoltre, rimuovendo un OH si ha un aumento dell’affinità del legame H (vantaggio entalpico) e quindi una desolvatazione facilitata (lopinavir).
