AMINOGLICOSIDI

DESOSSISTREPTAMINA 4,5-DISOSTITUITA Glicidi o aminoglicidi Neomicina B Paramomicina I Lividomicina A Ribostamicina 2-desossistreptamina (aglicone)

DESOSSISTREPTAMINA 4,5-DISOSTITUITA

DESOSSISTREPTAMINA 4,6-DISOSTITUITA Glicidi o aminoglicidi Kanamicina A,B,C Tobramicina Gentamicina C1, C2,B Arbekacina 2-desossistreptamina (aglicone)

DESOSSISTREPTAMINA 4,6-DISOSTITUITA R*= CHOHCH2NH2; R’= CHOH(CH2)NH2; R’’= CH2CH3

Meccanismo d’azione Proteina matura Blocco complesso d’inizio Allungamento catena polipeptidica Blocco traduzione e terminaz. precoce Incorporazione aa. errati Direzione traduzione + aminoglicoside

Meccanismo d’azione e SAR: studi cristallografici 1493 Legame H tra guanina A 1408 e Paramomicina, Tobramicina, Geneticina.

Meccanismo d’azione e SAR: modelling

Meccanismo d’azione e SAR: modelling I gruppi funzionali essenziali sono l’ossidrile e l’aminogruppo; L’anello I lega le coppie U 1406  U 1495 e C 1407  G 1494, essenziali quindi per un’interazione efficace; La tasca creata da A 1492 e dalla coppia A 1408  A 1493 si lega all’anello II della Paramomicina, questo legame fa shiftare G 1491 al di sopra della sua naturale posizione; Gli anelli III e IV rafforzano le interazioni principali, legando il solco maggiore dell’r-RNA tramite i propri gruppi –OH ed –NH2; La coppia C 1409  G 1491 accomoda il legame dell’aminoglicoside nella tasca, perciò la presenza di una base errata in questa posizione impedisce la formazione del legame; La conformazione assunta deve soddisfare le costrizioni steriche ed elettrostatiche del sito di legame.

Spiazzamento ioni bivalenti e ruolo del solvente Aminoglicosidi come metal mimics Ponti H stabilizzano i complessi

Meccanismi di Resistenza Riduzione dell’ingresso e/o accumulo del farmaco all’interno del batterio (fenomeni adattativi di impermeabilizzazione della membrana); Espressione di enzimi batterici che modificano gli aminoglicosidi e li rendono inattivi(AAC,ANT,APH); Modificazione del sito di legame ribosomiale (mutazione puntiforme).

Espressione di enzimi batterici

Strategie per superare l’inattivazione enzimatica Studi di relazione struttura attività: effettuati a partire da un lead compound sul quale vengono apportate delle sostituzioni; Studi di Drug Targeting: l’individuazione dell’esatta struttura dei targets (RNA e/o enzima), consente di ottenere composti selettivi nei confronti del bersaglio biologico (RNA).

Studi di relazione struttura attività

Studi di relazione struttura attività

SAR degli Aminoglicosidi di ultima generazione: Piramnicina e TC005 L’aminogruppo è ancorato saldamente alla tasca e non è riconosciuto dall’enzima L’introduzione di sostituenti sull’anello III e IV, carichi come la guanidina o neutri come il gruppo metilico o aromatico, hanno portato ad un aumento dell’interazione carica-carica o dell’interazione di van der Waals, con il risultato finale di agevolare il legame aminoglicoside-RNA e ostruire quello aminoglicoside-enzima Il composto ottenuto è molto diverso dal lead originario ma mantiene un’elevata potenza ed al tempo stesso evita l’inattivazione enzimatica Introducendo in N1 della Piramnicina un acido 4-amino-2-idrossibutanoico, è stato ottenuto un composto TC005, che ha gli stessi vantaggi del lead e ridotta tossica renale perché escreto in minima parte tramite tale emuntorio.

SAR degli Aminoglicosidi ultima generazione: Piramnicina e TC005

Studi di Drug Targeting: complesso APH(3’)-IIIa-Kanamicina o Neomicina APH(3’)-IIIa-aminoglicoside t-RNA:Detossificazione di APH(3’)-IIIa

Studi di Drug Targeting Neomicina-APH(3’)-IIIa Kanamicina-APH(3’)-IIIa

Studi di Drug Targeting:SAR sottositi di APH(3’)-IIIa

Studi di Drug Targeting: SAR Neomicina B-Paramomicina I/APH Le conformazioni di Neomicina B e Paramomicina I nel sito target sono identiche; I gruppi funzionali impiegati nel legame con APH(3’)-IIIa sono identici a quelli utilizzati nel legame col ribosoma; Esistono significative differenze per ciò che concerne le interazioni di van der Waals.

Studi di Drug Targeting: interazioni di van der Waals APH(3’)-IIIa Neomicina B-Paramomicina I Kanamicina A-Gentamicina Sito A ribosoma E.coli

Conclusioni e Prospettive Future Molecular mimicry ed effetto decoy: strategie fondamentali per lo sviluppo (design) di nuovi aminoglicosidi in grado di interagire con il sito A ribosomiale ma incapaci di legare APH(3’)-IIIa, in definitiva più efficaci perché non inattivati e meno tossici.