Actividad Moduladora de Resistencia a Múltiples Drogas (MDR) en relación a la Capacidad Aceptora de Puentes Hidrógeno del Modulador y Ubicación del Sitio Activo

GERMÁN SOLDANO, D. MARIANO A. VERA, ADRIANA B. PIERINI

Tandil, Argentina

Congreso; XV Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2007

AAIFQ, Asociación Argentina de Investigación en Físicoquimica

La resistencia humana a múltiples drogas (Multidrug resistance, MDR) disminuye la efectividad de la quimioterapia contra el cáncer. La actividad de la p-Glicoproteína (P-gp) está estrechamente relacionada con la MDR en células tumorales, hecho que alentó considerables esfuerzos en el desarrollo de inhibidores efectivos de la P-gp, conocidos como moduladores de MDR. Actualmente se debate sobre qué factores confieren actividad moduladora de MDR a una droga (i.e. lipofilicidad, pKa, capacidad donora o aceptora de puentes hidrógeno, orientación relativa de los grupos aromáticos etc.), lo que dificulta el diseño de moduladores. [1-2] Estudios experimentales sobre una familia completa de drogas relacionadas con el núcleo de la propiofenona proponen una estrecha relación entre la capacidad aceptora de puentes hidrógeno (Ca) y la actividad moduladora.[1a] Se llevaron a cabo cálculos de DFT (BLYP/6- 31+G(d,p)) sobre 9 miembros de esta familia a fin de determinar su geometría, propiedades y describir su potencial electrostático. A partir de estos resultados se realizó un estudio deMultidrug resistance, MDR) disminuye la efectividad de la quimioterapia contra el cáncer. La actividad de la p-Glicoproteína (P-gp) está estrechamente relacionada con la MDR en células tumorales, hecho que alentó considerables esfuerzos en el desarrollo de inhibidores efectivos de la P-gp, conocidos como moduladores de MDR. Actualmente se debate sobre qué factores confieren actividad moduladora de MDR a una droga (i.e. lipofilicidad, pKa, capacidad donora o aceptora de puentes hidrógeno, orientación relativa de los grupos aromáticos etc.), lo que dificulta el diseño de moduladores. [1-2] Estudios experimentales sobre una familia completa de drogas relacionadas con el núcleo de la propiofenona proponen una estrecha relación entre la capacidad aceptora de puentes hidrógeno (Ca) y la actividad moduladora.[1a] Se llevaron a cabo cálculos de DFT (BLYP/6- 31+G(d,p)) sobre 9 miembros de esta familia a fin de determinar su geometría, propiedades y describir su potencial electrostático. A partir de estos resultados se realizó un estudio dei.e. lipofilicidad, pKa, capacidad donora o aceptora de puentes hidrógeno, orientación relativa de los grupos aromáticos etc.), lo que dificulta el diseño de moduladores. [1-2] Estudios experimentales sobre una familia completa de drogas relacionadas con el núcleo de la propiofenona proponen una estrecha relación entre la capacidad aceptora de puentes hidrógeno (Ca) y la actividad moduladora.[1a] Se llevaron a cabo cálculos de DFT (BLYP/6- 31+G(d,p)) sobre 9 miembros de esta familia a fin de determinar su geometría, propiedades y describir su potencial electrostático. A partir de estos resultados se realizó un estudio deCa) y la actividad moduladora.[1a] Se llevaron a cabo cálculos de DFT (BLYP/6- 31+G(d,p)) sobre 9 miembros de esta familia a fin de determinar su geometría, propiedades y describir su potencial electrostático. A partir de estos resultados se realizó un estudio de docking molecular de los moduladores en la P-gp localizándose varios sitios de ligado y calculándose las afinidades de cada modulador por cada sitio. Se seleccionaron diferentes complejos P-gp/modulador sobre los que se realizaron estudios de dinámica molecular clásica (MD) a fin de describir dinámicamente el modo de ligado de cada complejo, identificando los principales contactos y su naturaleza, análisis que incluye la red de puentes hidrógeno a lo largo de la simulación. De estos estudios se concluye: 1. Existe una excelente correlación entre la afinidad por uno, y sólo uno de estos sitios y la actividad moduladora de MDR experimental; en adelante llamamos a este sitio “Sitio I.” 2. El Sitio I se halla en la interfaz entre fragmentos homólogos de la proteína formada por 4 cadenas. Este sitio fue propuesto recientemente como el más importante, para promover el mecanismo de extrusión sobre base experimentales.[2] 3. La comparación entre los resultados de MD de aductos formados en el Sitio I, en sitios secundarios y simulaciones con la proteína libre, revelan que sólo el ligado en el Sitio I promueve importantes cambios conformacionales en el dominio transmembrana de la proteína. 4. La Ca se relaciona indirectamente con la actividad moduladora, dado que si bien se forman puentes hidrógeno persistentes tanto en el Sitio I como en sitios secundarios, la afinidades del modulador por estos últimos no correlacionan con la actividad experimental.molecular de los moduladores en la P-gp localizándose varios sitios de ligado y calculándose las afinidades de cada modulador por cada sitio. Se seleccionaron diferentes complejos P-gp/modulador sobre los que se realizaron estudios de dinámica molecular clásica (MD) a fin de describir dinámicamente el modo de ligado de cada complejo, identificando los principales contactos y su naturaleza, análisis que incluye la red de puentes hidrógeno a lo largo de la simulación. De estos estudios se concluye: 1. Existe una excelente correlación entre la afinidad por uno, y sólo uno de estos sitios y la actividad moduladora de MDR experimental; en adelante llamamos a este sitio “Sitio I.” 2. El Sitio I se halla en la interfaz entre fragmentos homólogos de la proteína formada por 4 cadenas. Este sitio fue propuesto recientemente como el más importante, para promover el mecanismo de extrusión sobre base experimentales.[2] 3. La comparación entre los resultados de MD de aductos formados en el Sitio I, en sitios secundarios y simulaciones con la proteína libre, revelan que sólo el ligado en el Sitio I promueve importantes cambios conformacionales en el dominio transmembrana de la proteína. 4. La Ca se relaciona indirectamente con la actividad moduladora, dado que si bien se forman puentes hidrógeno persistentes tanto en el Sitio I como en sitios secundarios, la afinidades del modulador por estos últimos no correlacionan con la actividad experimental.Ca se relaciona indirectamente con la actividad moduladora, dado que si bien se forman puentes hidrógeno persistentes tanto en el Sitio I como en sitios secundarios, la afinidades del modulador por estos últimos no correlacionan con la actividad experimental. 1. a) Ecker G, Huber M., Schmid D., Chiba P. Mol. Pharm. 1999, 56, 791.b) Vera D.M.A, Soldano G. Pierini A.B.,2006 Human multi-drug resistance enzyme MRP1 and its modulators. A computational Study. Redactado. 2. T. W. Loo, C. Barlett, D. M. Clarke, J. Biol. Chem. 2004, 279, 18232-18240.Mol. Pharm. 1999, 56, 791.b) Vera D.M.A, Soldano G. Pierini A.B.,2006 Human multi-drug resistance enzyme MRP1 and its modulators. A computational Study. Redactado. 2. T. W. Loo, C. Barlett, D. M. Clarke, J. Biol. Chem. 2004, 279, 18232-18240.. A computational Study. Redactado. 2. T. W. Loo, C. Barlett, D. M. Clarke, J. Biol. Chem. 2004, 279, 18232-18240.J. Biol. Chem. 2004, 279, 18232-18240.