Podstawy projektowania leków wykład 6

Podobne dokumenty
Komputerowe wspomaganie projektowanie leków

Lek od pomysłu do wdrożenia

Chemiczne składniki komórek

Właściwości błony komórkowej

Komputerowe wspomaganie projektowanie leków

Przegląd budowy i funkcji białek

Transportowane cząsteczki CO O, 2, NO, H O, etanol, mocznik... Zgodnie z gradientem: stężenia elektrochemicznym gradient stężeń

Definicja immobilizacji

Informacje. W sprawach organizacyjnych Slajdy z wykładów

Cele molekularne leków. Podstawy projektowania leków wykład

października 2013: Elementarz biologii molekularnej. Wykład nr 2 BIOINFORMATYKA rok II

Recenzja rozprawy doktorskiej mgr Karoliny Grabowskiej zatytułowanej Cykliczne peptydy o aktywności antyangiogennej

Leki przeciwzapalne. Niesteroidowe (NSAID nonsteroidal. Steroidowe

wykład dla studentów II roku biotechnologii Andrzej Wierzbicki

Bioinformatyka wykład 9

Profil metaboliczny róŝnych organów ciała

etyloamina Aminy mają właściwości zasadowe i w roztworach kwaśnych tworzą jon alkinowy

O C E N A rozprawy doktorskiej mgr Pauliny Fortuny pt. Projektowanie i synteza inhibitorów oddziaływania białko-białko dla układów

k = Ae -E a/rt Teoria stanu przejściowego Podstawy projektowania leków wykład Łukasz Berlicki

Właściwości błony komórkowej

cz. III leki przeciwzapalne

Mikroorganizmy Zmodyfikowane Genetycznie

ROLA WAPNIA W FIZJOLOGII KOMÓRKI

The influence of N-methylation on conformational properties of peptides with Aib residue. Roksana Wałęsa, Aneta Buczek, Małgorzata Broda

LEKI CHEMICZNE A LEKI BIOLOGICZNE

Właściwości błony komórkowej

Modelowanie rozpoznawania w układzie lek-receptor

BIOSYNTEZA ACYLAZY PENICYLINOWEJ. Ćwiczenia z Mikrobiologii Przemysłowej 2011

Interakcje. leków z pożywieniem. Zofia Zachwieja. Paweł Paśko. Redaktor naukowy. Redaktor prowadzący

Joanna Bereta, Aleksander Ko j Zarys biochemii. Seria Wydawnicza Wydziału Bio chemii, Biofizyki i Biotechnologii Uniwersytetu Jagiellońskiego

Podstawy projektowania leków wykład 5

Generator testów Biochemia wer / Strona: 1

Zakład Chemii Teoretycznej i Strukturalnej

Komputerowe wspomaganie projektowanie leków

Podstawy projektowania leków wykład 12

Wybrane techniki badania białek -proteomika funkcjonalna

Autoreferat. Tomasz Deptuła

Podstawy projektowania leków wykład 13

Podstawy projektowania leków wykład 1

INTERAKCJE LEKÓW Z POśYWIENIEM

Struktura i funkcja białek (I mgr)

Podstawy biogospodarki. Wykład 7

Wybrane techniki badania białek -proteomika funkcjonalna

Właściwości błony komórkowej

Przewidywanie struktur białek

Budowa aminokwasów i białek

Przemiana materii i energii - Biologia.net.pl

KATEDRA CHEMII BIOMEDYCZNEJ

Badanie oddziaływania polihistydynowych cyklopeptydów z jonami Cu 2+ i Zn 2+ w aspekcie projektowania mimetyków SOD

starszych na półkuli zachodniej. Typową cechą choroby jest heterogenny przebieg

RECENZJA ROZPRAWY DOKTORSKIEJ

Translacja i proteom komórki

ĆWICZENIA Z BIOCHEMII

wykład dla studentów II roku biotechnologii Andrzej Wierzbicki

OPTYMALNY POZIOM SPOŻYCIA BIAŁKA ZALECANY CZŁOWIEKOWI JANUSZ KELLER STUDIUM PODYPLOMOWE 2011

WYBRANE SKŁADNIKI POKARMOWE A GENY

Slajd 1. Slajd 2. Proteiny. Peptydy i białka są polimerami aminokwasów połączonych wiązaniem amidowym (peptydowym) Kwas α-aminokarboksylowy aminokwas

Pro Collagenium. Naturalny i skuteczny FSMP o działaniu przeciwstarzeniowym DZIAŁANIE UDOWODNIONE KLINICZNIE.

Dr. habil. Anna Salek International Bio-Consulting 1 Germany

SEMINARIUM 8:

Bloki licencjackie i studia magisterskie na Kierunkach: Biotechnologia, specjalność Biotechnologia roślinna oraz Genetyka

CF 3. Praca ma charakter eksperymentalny, powstałe produkty będą analizowane głównie metodami NMR (1D, 2D).

Wydział Przyrodniczo-Techniczny UO Kierunek studiów: Biotechnologia licencjat Rok akademicki 2009/2010

POLIMERAZY DNA- PROCARYOTA

WYKŁAD 4: MOLEKULARNE MECHANIZMY BIOSYNTEZY BIAŁEK. Prof. dr hab. n. med. Małgorzata Milkiewicz Zakład Biologii Medycznej.

Nowe terapie choroby Huntingtona. Grzegorz Witkowski Katowice 2014

MECHANIZMY WZROSTU i ROZWOJU ROŚLIN

Peptydowe kwasy nukleinowe (PNA)

Proteomika: umożliwia badanie zestawu wszystkich lub prawie wszystkich białek komórkowych

Dr hab. Marek Lisowski Wrocław, tel.:

Nowoczesne systemy ekspresji genów

Sirtuiny - eliksir młodości nowej generacji?

Oddziaływanie leków z celami molekularnymi i projektowanie leków

Generator testów bioinformatyka wer / Strona: 1

Aminokwasy, peptydy i białka. Związki wielofunkcyjne

ENZYMY W CHEMII. Michał Rachwalski. Uniwersytet Łódzki, Wydział Chemii, Katedra Chemii Organicznej i Stosowanej

Łódź Łódź, ul. Żeromskiego 116 Prof. dr hab. inż. Aleksandra Olma

Recenzja rozprawy doktorskiej mgr Julii Pauliny Witkowskiej

BIOTECHNOLOGIA STUDIA I STOPNIA

Chemia bionieorganiczna / Rosette M. Roat-Malone ; red. nauk. Barbara Becker. Warszawa, Spis treści

Spis treści. asf;mfzjf. (Jan Fiedurek)

Biotechnologia w przemyśle farmaceutycznym

TERAPIA GENOWA. dr Marta Żebrowska

Podstawy projektowania leków wykład 14

Transport przez błony

Bliskie spotkania z biologią METABOLIZM. dr hab. Joanna Moraczewska, prof. UKW. Instytut Biologii Eksperymetalnej, Zakład Biochemii i Biologii Komórki

Leki chemiczne a leki biologiczne

Zawartość. Wstęp 1. Historia wirusologii. 2. Klasyfikacja wirusów

wykład dla studentów II roku biotechnologii Andrzej Wierzbicki

Tematy- Biologia zakres rozszerzony, klasa 2TA,2TŻ-1, 2TŻ-2

Bioinformatyka. z sylabusu... (wykład monograficzny) wykład 1. E. Banachowicz. Wykład monograficzny Bioinformatyka.

CORAZ BLIŻEJ ISTOTY ŻYCIA WERSJA A. imię i nazwisko :. klasa :.. ilość punktów :.

Organizacja tkanek - narządy

Bioinformatyka II Modelowanie struktury białek

Pytania Egzamin magisterski

Pracownicy samodzielni: dr hab. Piotr Bębas Kierownik Zakładu prof. dr hab. Krystyna Skwarło-Sońta pracownik emerytowany

Wykład 14 Biosynteza białek

PODSTAWY IMMUNOLOGII Komórki i cząsteczki biorące udział w odporności nabytej (cz.i): wprowadzenie (komórki, receptory, rozwój odporności nabytej)

Modelowanie molekularne w projektowaniu leków

Materiały pochodzą z Platformy Edukacyjnej Portalu

Transkrypt:

Podstawy projektowania leków wykład 6 Łukasz Berlicki Peptydy i peptydomimetyki Peptydy oligomery zbudowane z aminokwasów połączonych wiązaniem amidowym. Peptydomimetyki cząsteczki naśladujące strukturę i funkcje peptydów 1

Cele molekularne Wiele celów molekularnych oddziałuje z peptydami i ich analogami, w szczególności są one: Ligandami receptorów, Inhibitorami oddziaływania białko-białko, Inhibitorami enzymów. Peptydy i analogi jako leki Ok. 200 substancji aktywnych (wśród komercyjnych leków) jest peptydami lub ich analogami. Wielkość peptydów obecnych na rynku (liczba reszt aminokwasowych) 2

Bioaktywne peptydy Peptydy mogą wykazywać bardzo szerokie spektrum aktywności biologicznych i być stosowane w leczeniu: infekcji bakteryjnych, chorób wirusowych (w tym HIV), chorób układu krąŝenia, cukrzycy, osteoporozy, nowotworów. Peptydy jako leki Zalety: Wysoka aktywność i selektywność Szeroki zakres celów molekularnych Potencjalnie mniejsza toksyczność w porównaniu do związków niskocząsteczkowych Niska akumulacja w tkankach Wysokie zróŝnicowanie chemiczne i biologiczne MoŜliwe do odkrycie na poziomie genów Łatwa synteza analogów 3

Peptydy jako leki Wady: Niska stabilność metaboliczna Niska przepuszczalność przez błony biologiczne Słaba biodostępność przy podawaniu doustnym Wysokie koszty produkcji Szybko usuwane z organizmu Czasami problemy z rozpuszczalnością Przykłady leków peptydowych Kaptopril (nadciśnienie, 1982) Tirofiban (przeciwzakrzepowy, 1998) Epifibatyd (przeciwzakrzepowy, 1998) Zikonotyna (przeciwbólowy, 2004) 4

Przykłady peptydowych block busters Leuprorelina, groserelina antagoniści receptora gonadotropwego (1.5 mld USD i 1.1 mld USD), działanie przeciwnowotworowe. Leuprorelina Groserelina Przykłady peptydowych block busters Oktreotyd (1.3 mld USD) analog somatostatyny, przeciwnowotworowy. 5

Źródła bioaktywnych peptydów Naturalne peptydy produkowane przez rośliny, zwierzęta i człowieka (hormony peptydowe lub fragmenty białek) Peptydy wyizolowane z bibliotek genetycznych Biblioteki chemiczne (chemia kombinatoryczna) Poszukiwanie aktywnych peptydów Często aktywność białka jest związana tylko z fragmentem (epitopem). 6

Metody optymalizacji peptydów Metody optymalizacji peptydów 7

Synteza peptydów Peptydy otrzymuje się typowo metodą z uŝyciem stałego nośnika Synteza na stałym podłoŝu (solid phase peptide synthesis, SPPS) została wynaleziona przez R. Bruce a Merrifielda, 1964. Bruce Merrifield otrzymał nagrodę Nobla w 1984. Synteza peptydów Peptydy otrzymuje się typowo metodą z uŝyciem stałego nośnika Synteza na stałym podłoŝu (solid phase peptide synthesis, SPPS) została wynaleziona przez R. Bruce a Merrifielda, 1964. Bruce Merrifield otrzymał nagrodę Nobla w 1984. 8

Synteza peptydów Synteza peptydów na podłoŝu stałym polega na wielokrotnym powtarzaniu reakcji deprotekcji grupy aminowej i sprzęgania z kolejnym aminokwasem. Ze względu na moŝliwość zastosowania duŝego nadmiaru reagentów reakcje przebiegają z bardzo wysoką wydajnością. O O R N H O O N H OH O O R N H O N H H 2 N odczynniki sprzegajace O H N Niska stabilność metaboliczna Leki peptydowe nie mogą być stosowane doustnie. 9

Niska stabilność metaboliczna Leki peptydowe nie mogą być stosowane doustnie. Scaffold hopping - peptydomimetyki 10

Typy analogów Peptydy retro-inverso Typy analogów 11

Analogi o strukturze helisy Helisy są jednym z kluczowych elementów strukturalnych bioaktywnych peptydów. Stabilizowanie krótkich fragmentów oligomerów w konformacji helikalnej powoduje zwiększenie aktywności. Analogi β-zgięć i β-kartek Wstawienie reszt D-aminokwasowych lub β,γ,δ-aminokwasowych 12

Analogi β-zgięć i β-kartek p53-mdm2 Zahamowanie oddziaływania białek p53-mdm2 jest jedną z bardziej obiecujących strategii przeciwnowotworowych. 13

p53-mdm2 Białko p53 ma funkcję supresora nowotworowego. Reguluje cykl komórkowy i jest zaangaŝowane w naprawę DNA i indukcję apoptozy w odpowiedzi na uszkodzone DNA. Białko p53 moŝe być aktywowane poprzez bardzo duŝą liczbę róŝnych warunków stresowych. p53-mdm2 Białko MDM2 jest negatywnym regulatorem p53. Białko MDM2 ma aktywność ligazy ubikwityny do p53, co prowadzi do degradacji p53. Zahamowanie oddziaływania p53-mdm2 zwiększa aktywność p53 i hamuje rozwój nowotworów. Motyw strukturalny Leu, Trp, Phe jest odpowiedzialny za wiązanie p53 do MDM2 14

p53-mdm2 Zaprojektowano znaczącą liczbę niepeptydowych analogów fragmentu Leu, Trp, Phe. p53-mdm2 Struktury krystaliczne wykazały podobny sposób wiązania. 15

p53-mdm2 D-peptydy D-peptydy są znacząco bardziej odporne na peptydazy D-peptydy tworzą helisy o przeciwnym skręcie. p53-mdm2, minibiałka Minibiałka są α-peptydami o ustalonej konformacji dzięki występowaniu sieci wiązań disiarczkowych. MoŜliwy jest duŝy zakres modyfikacji sekwencji bez zmiany konformacji cząsteczki. 16

p53-mdm, stapled pepide Staple zszywka stapled peptides peptydy o ustalonej konformacji (najczęściej helikalnej) poprzez połączenie reszt aminokwasowych znajdujących się blisko przestrzennie. p53-mdm, beta-peptydy β-peptydy towrzą stabilne struktury drugorzędowe nawet dla krótkich sekwencji! β-peptydy są całkowicie odporne na hydrolizę enzymatyczną. Metody syntezy są analogiczne do α-peptydów. 17

Konotoksyny Neurotoksyczne peptydy izolowane z jadu ślimaków morskich (ryboŝerne stoŝki, Conus spp.) Składają się z 10-30 reszt aminokwasowych Struktura stabilizowana jest przez mostki disiarczkowe Najczęściej wiąŝą się do kanałów jonowych. Konotoksyny Jest 500-700 gatunków ślimaków z rodziny Conus. Produkują one ok. 50 000 140 000 peptydów. α-konotoksyny hamują receptory acetylocholiny δ-konotoksyny kanały sodowe ω-konotoksyny kanały wapniowe. 18

Konotoksyny ω-konotoksyna M VII a blokuje kanały wapniowe (sterowane potencjałem) i przez to wykazuje właściwości przeciwbólowe. Efekt tego peptydu jest ok. 1000 razy większy niŝ w przypadku morfiny. ω-konotoksyna ma strukturę węzła. Konotoksyny jako leki 19

Zikonotyna Peptyd składający się z 25 reszt aminokwasowych i 3 mostków disiarczkowych Wyizolowany z Conus magnus (filipińskie rafy koralowe) Stosowany w leczeniu przewlekłego bólu związanego z chorobą nowotworową. Zikonotyna Zikonotyna bardzo silnie blokuje kanały wapniowe uniemoŝliwiając przesyłanie sygnałów bólu do mózgu. K i = 1.1 pm (10-12 M) 20

Zikonotyna Zikonotyna bardzo silnie blokuje kanały wapniowe uniemoŝliwiając przesyłanie sygnałów bólu do mózgu. K i = 1.1 pm (10-12 M) Toksyna botulinowa Białko wytwarzane przez beztlenowe bakterie Clostridium botulinum. Jest jedną z najbardziej toksycznych substancji: LD 50 = 1.3-2 ng/kg Białko składa się z dwóch łańcuchów połączonych mostkiem disiarczkowym (masa cz. 147 kda) 21

Toksyna botulinowa Jest nazywana jadem kiełbasianym ze względu na występowanie w zepsutym mięsie (1897). Pierwszy raz uŝyta do usuwania zmarszczek w 1992 (małŝeństwo dermatologów Carruthers, Kanada) Obecnie rynek botoksu jest wart ok. 2 mld USD. Toksyna botulinowa Toksyna botulinowa powoduje paraliŝ przez zablokowanie wydzielania acetylocholiny Łańcuch lekki ma aktywność proteazową Botulina A powoduje degradację białka SNAP-25 odpowiedzialnego za wydzielanie neurotransmiterów z końców aksonów. 22

Podsumowanie Peptydy są bardzo dobrymi kandydatami na leki o bardzo szerokim moŝliwym spektrum aktywności biologicznych. Ze względu na szybki metabolizm peptydów niezbędny jest odpowiednio sposób podawania lub/i opracowanie analogów. 23