Ανάπτυξη μεθόδων για τη σύνθεση αναστολέων ενζύμων

Abstract

Phospholipases A2 are a superfamily of hydrolytic enzymes that catalyze the hydrolysis of the sn-2 ester bond of the membrane phospholipids. The result of this hydrolysis is the release of fatty acids, including arachidonic acid (AA). Arachidonic acid through various enzymes is converted into a number of eicosanoids, such as prostaglandins, that are key mediators of inflammation, as well as other pathophysiological conditions such as autoimmune diseases, multiple sclerosis and cancer. Therefore, potent inhibitors of phospholipases A2 may be new agents to treat inflammation and pain. Prostaglandins are a class of lipids that participate in both physiological (protection of the digestive and cardiovascular systems) and pathological conditions. They are produced by AA after the action of various enzymes, most notably the microsomal synthase-1 of prostaglandin E2 (mPGES-1). In particular, mPGES-1 is significantly increased in inflammatory tissues, and overexpressed in tumors. It is therefore considered a key enzyme for treating inflammatory conditions such as arthritis, atherosclerosis, stroke and cancer. For this reason, inhibitors of mPGES-1 may be new therapeutic agents for acute and chronic inflammatory conditions without the side effects of non-steroidal anti-inflammatory drugs.In this thesis, the design and synthesis of compounds with inhibitory activity towards certain phospholipases A2, in particular GIVA cPLA2 and GVIA iPLA2, are described. 2-Oxoamides incorporating a sulfur atom in the β-position to the activated carbonyl were synthesized and studied in vitro for their inhibitory potency. Also, new 2-oxoesters and analogues were synthesized exhibiting potent inhibitory activity against GIVA cPLA2 and their metabolic stability was investigated. Subsequently, and in attempting to develop new compounds capable of inhibiting PGE2 production at cellular level, α-keto-benzothiazole compounds and their analogs were synthesized and studied. Among them, compounds able to inhibit the formation of PGE2 in mesangial cells at a submicromolar level were identified.

Οι φωσφολιπάσες Α2 είναι μια πολυμελής οικογένεια υδρολυτικών ενζύμων που καταλύουν την υδρόλυση του εστερικού sn-2 δεσμού των φωσφολιπιδίων της κυτταρικής μεμβράνης. Αποτέλεσμα της υδρόλυσης αυτής είναι η απελευθέρωση λιπαρών οξέων, συμπεριλαμβανομένου του αραχιδονικού οξέος (ΑΑ). Το αραχιδονικό οξύ μέσω διαφόρων ενζύμων μετατρέπεται σε πλήθος εικοσανοειδών ενώσεων, όπως οι προσταγλανδίνες που αποτελούν βασικούς μεσολαβητές της φλεγμονής, καθώς και άλλων παθοφυσιολογικών καταστάσεων, όπως τα αυτοάνοσα νοσήματα, η σκλήρυνση κατά πλάκας και ο καρκίνος. Επομένως, ισχυροί αναστολείς των φωσφολιπασών Α2 μπορεί να αποτελέσουν νέα μέσα για την καταπολέμηση της φλεγμονής και του πόνου.Οι προσταγλανδίνες αποτελούν μία κατηγορία λιπιδίων που συμμετέχουν τόσο σε φυσιολογικές (προστασία του πεπτικού και καρδιαγγειακού συστήματος) όσο και σε παθολογικές καταστάσεις. Παράγονται από το ΑΑ έπειτα από δράση διαφόρων ενζύμων, με σημαντικότερο τη μικροσωμική συνθάση της προσταγλανδίνης E2 (PGE-S). Πιο συγκεκριμένα η mPGES-1 αυξάνεται σημαντικά σε ιστούς με φλεγμονή, ενώ υπερεκφράζεται σε όγκους. Θεωρείται λοιπόν ένζυμο-κλειδί για την αντιμετώπιση φλεγμονωδών καταστάσεων όπως η αρθρίτιδα, η αθηροσκλήρωση, το εγκεφαλικό και ο καρκίνος. Για το λόγο αυτό, αναστολείς της mPGES-1 μπορούν να αποτελέσουν νέου τύπου θεραπευτικά μέσα για καταστάσεις οξείων και χρόνιων φλεγμονωδών καταστάσεων, χωρίς τις παρενέργειες των μη στεροειδών αντιφλεγμονωδών φαρμάκων. Στην παρούσα εργασία περιγράφονται ο σχεδιασμός και η σύνθεση ενώσεων με ανασταλτική δράση ως προς ορισμένες φωσφολιπάσες, συγκεκριμένα των GIVA cPLA2 και GVIA iPLA2. Συντέθηκαν και μελετήθηκαν in vitro 2-οξοαμίδια που ενσωματώνουν άτομο θείου σε β-θέση ως προς το ενεργοποιημένο καρβονύλιο. Επίσης συντέθηκαν νέοι 2-οξοεστέρες και ανάλογα τους με ισχυρότατη ανασταλτική δράση έναντι της GIVA cPLA2 και διερευνήθηκε η μεταβολική τους σταθερότητα. Εν συνεχεία, και στην προσπάθεια ανάπτυξης νέων ενώσεων ικανών να αναστέλλουν την παραγωγή PGE2 σε κυτταρικό επίπεδο, συντέθηκαν και μελετήθηκαν α-κετο-βενζοθειαζολικές ενώσεις και ανάλογά τους. Μεταξύ αυτών ανευρέθηκαν ενώσεις ικανές να αναστέλλουν την παραγωγή PGE2 σε μεσεγχυματικά κύτταρα σε υπομικρομοριακό επίπεδο.