Συμβολή στη χημεία των φωσφινικών ψευδοπεπτιδίων για την ανάπτυξη ισχυρών και εκλεκτικών αναστολέων μεταλλοπρωτεασών ψευδαργύρου

Abstract

Η παρούσα εργασία επικεντρώνεται σε δύο βασικούς στόχους: α. την ανάπτυξη ισχυρών αναστολέων του ACE2 και εκλεκτικών έναντι άλλων συγγενών μεταλλοπρωτεασών όπως το ACE και η CPA. β. στην ανάπτυξη μιας χημειο-ενζυμικής μεθόδου για τον έλεγχο της στερεοχημικής απεικόνισης του στερεογονικού κέντρου της Ρ1΄θέσης των φωσφινικών ψευδοδιπεπτιδίων. To ACE2 είναι μια νέα μεταλλοπρωτεάση ψευδαργύρου, το γονιδίωμα της οποίας απομονώθηκε το 2000 κατά τη μελέτη βιβλιοθηκών συμπληρωματικού DNA. Έχει δράση καρβοξυπεπτιδάσης, υδρολύοντας το C-τελικό αμινοξύ διάφορων βιοδραστικών πεπτιδίων. Μεταξύ αυτών η AngII, η οποία μετατρέπεται σε Ang(1-7), αποτελεί το πιο επιδεκτικό υπόστρωμα του εν λόγω ενζύμου. Το ΑCE2, η Ang(1-7) και ο υποδοχέας Mas μέσω του οποίου εκδηλώνεται η δράση της Ang(1-7), έχουν θεωρηθεί ως ένας εναλλακτικός κλάδος του συστήματος Ρενίνης-Αγγειοτενσίνης ο οποίος δρά προστατευτικά έναντι των δυσμενών επιδράσεων του κλασικού συστήματος RAS. Ο παθοφυσιολογικός ρόλος του ACE2 δείχνει να σχετίζεται, με βάση τα μέχρι σήμερα δεδομένα, με την ικανότητα του να μεταβολίζει την AngII και τη δράση του στο εναλλακτικό σύστημα RAS. Η ανάπτυξη ισχυρών και εκλεκτικών αναστολέων του ACE2 μπορεί να συμβάλει τόσο στην αποσαφίνηση των φυσιολογικών υποστρωμάτων του παραπάνω ενζύμου όσο και στην παιρετέρω κατανόηση του παθοφυσιολογικού του ρόλου. Τα φωσφινικά ψευδοπεπτίδια έχουν διακριθεί μεταξύ άλλων τάξεων βιοδραστικών ενώσεων, για την ικανότητα τους να αναστέλουν τη δράση Zn- μεταλλοπρωτεασών. Με βάση τα παραπάνω και την εξειδίκευση υποστρώματος του ACE2 πραγματοποιήθηκε η σύνθεση μιας σειράς φωσφινικών ψευδοπεπτιδίων της γενικής δομής XPro[ P(O)(OH)CH2]CH(CH2Ph)COOH (1) και μελετήθηκε η ικανοτητά τους να αναστέλουν τη δράση του ACE2. Η μετάβαση από Χ=Η σε Χ=Cbz στη γενική δομή 1 έδειξε αξιοσημείωτη βελτίωση στην ανασταλτική ισχύ, γεγονός το οποίο υπέδειξε τη σπουδαιότητα των αλληλεπιδράσεων της Ρ2 θέσης με αντίστοιχες υποπεριοχές του ενεργού κέντρου του ενζύμου Η ακυλίωση του N-τελικού άκρου με φυσικά αμινοξέα οδήγησε σε ισχυρούς αναστολείς του ACE2. Mεταξύ αυτών, τα ψευδοτριπεπτίδια AcLeuPro[P(O)(OH)CH2]PheOH(2) και AcHisPro[P(O)(OH)CH2]PheOH(3) έδωσαν τα καλύτερα αποτελέσματα με Ki 0.13 και 0.7 nM αντίστοιχα. Παρόλο που οι παραπάνω αναστολείς αποδείχθηκαν εκλεκτικοί έναντι του ACE δεν συναίβει το ίδιο και με την CPA. Τόσο η ένωση 2 όσο και η ένωση 3 ανέστειλαν τη δράση της CPA με Ki 0.5 και 60 nM αντίστοιχα με την ένωση 3 να παρουσιάζει 214 σημαντικά βελτιωμένο παράγοντα εκλεκτικότητας. Στην προσπαθειά μας να αντιμετωπίσουμε το παραπάνω πρόβλημα, εκμεταλευτήκαμε δομικά χαρακτηριστικά των ενεργών κέντρων του ACE2 και της CPA, όπως αυτά έχουν προκύψει από την ανάλυση των κρυσταλικών τους δομών. Έτσι, η ικανότητα του ACE2 να φιλοξενεί στην S1΄ κοιλότητα αλυσίδες μεγάλου μήκους σε αντίθεση με την αντίστοιχη υποπεριοχή της CPA, οδήγησε στην επιλογή της αντικατάστασης του φαινυλίου στην πλευρική αλυσίδα της Ρ1΄ θέσης των ενώσεων 2 και 3 από ένα φαίνυλο-υποκατεστημένο ισοξαζολικό δακτύλιο. Με τον τρόπο αυτό καταλήξαμε στη σύνθεση των ενώσεων 4 και 5. ................................................................