Модифицированные нуклеозиды природные и синтетические Стратегия поиска и

Модифицированные нуклеозиды, природные и синтетические. Стратегия поиска и синтеза новых лекарственных препаратов.

Минорные природные нуклеозиды В составе ДНК и РНК, и просто в клетках содержатся также минорные модифицированные нуклеозиды. - Причиной возникновения модификаций могут быть мутации под воздействием различных факторов – химических, различных видов излучений и др. - Для т. РНК список разных минорных компонентов приближается к 50. В целом, на долю минорных приходится до 10% всех нуклеотидов т. РНК , что имеет, очевидно, важный физиологический смысл (напр. , защита молекулы РНК от действия гидролитических ферментов). - В клетках в свободном состоянии содержатся некоторые нуклеозиды, не являющиеся компонентами нуклеиновых кислот. Было обнаружено, что некоторые из них обладают антибиотической активностью. Известно несколько десятков таких нуклеозидов, выделенных из микроорганизмов, а также из растительных и животных тканей. Нуклеозиды-антибиотики отличаются от обычных нуклеозидов некоторыми деталями строения либо углеводной части, либо гетероциклического основания. По-видимому, это позволяет им выступать в роли антиметаболитов.

Модифицированные основания в составе минорных природных НК

Модифицированные сахара в составе минорных компонентов нуклеиновых кислот 2’-О-метилнуклеозиды арабинонуклеозиды b-D-глюкопиранозилнуклеозиды

Минорные и модифицированные нуклеозиды – лекарственные препараты. Краткая история. 1959 - идоксуридин проявления противовирусной активности. 1960 -ые - обнаружение антибиотической активности природных нуклеозидов 1964 - AZT (азидотимидин, zidovudine) – обнаружена противоопухолевая активность 1969 - Ara-C (сytarabine) - противораковое действие, начали использовать против лейкемии 1970 -ые - Ацикловир препарат

Первый противовирусный синтетический нуклеозид • Впервые противовирусная (Herpes simplex) активность была обнаружена для синтетического нуклеозида - идоксуридина (William Prusoff, 1959). В процессе репликации он легко встраивался в вирусную ДНК, а затем иодный заместитель блокировал спаривание оснований. Идоксуридин был первым противовирусным нуклеозидным препаратом и вошел в историю как первое эффективное лекарственное средство для лечения герпетического кератита, приводившего к слепоте. Но в связи с побочными явлениями широкого применения не нашел, и, в основном, используется в офтальмологической практике в качестве местного средства (глазных капель) для лечения и профилактики герпетических кератитов и конъюнктивитов.

Природные нуклеозиды, выделенные из микроорганизмов, растительного и животного сырья Некоторые микроорганизмы выделяют вещества нуклеозидной природы, в состав которых вместо рибозы входит ее эпимер по атому С-2’ — b-D-арабиноза. Например, сильными антивирусными и антигрибковыми свойствами обладают арабинозилцитозин и арабинозиладенин.

Модифицированное нуклеиновое основание с противогрибковым действием Синтезирован в 1957 г, активность обнаружена в 1964 г. После проникновения в грибковую клетку подвергается дезаминированию цитозиндезаминазой и превращается в 5 -фторурацил (мощный антиметаболит). Фторурацил при участии урацилфосфорибозилтрансферазы модифицируется и встраивается в РНК или превращается в 5 -фтордезокси-УМФ - ингибитор тимидилатсинтазы, нарушает синтез ДНК грибковой клетки. В результате нарушается синтез белка и клеточный цикл. В клетках млекопитающих нет цитозиндезаминазы, способной дезаминировать флуцитозин.

Модифицированные нуклеозиды структурно близки классическим нуклеозидам. Это позволяет им выступать в роли антиметаболитов. Они способны замещать обычные нуклеозиды в биохимических реакциях, вызывая изменения в обменных процессах. Как только стало понятным, что имеющейся небольшой разницы в строении гетероцикла или конфигурации одного атома углерода (С 2’) в углеводном остатке достаточно, чтобы вещество проявляло различную биологическую активность, этот принцип начали активно использовать с целью поиска новых лекарственных средств методом молекулярной модификации природных моделей.

Нуклеозиды – антибиотики 5 -фторцитидин был направленно синтезирован для лечения лейкемии. Антифунгальная активность была открыта позднее - он подавляет пиримидиновый метаболизм, необходимый для синтеза РНК и белка грибных клеток. Выраженным действием на вирус СПИДа, снижающим его размножение, обладает азидотимидин. Противоопухолевое действие азацитидина обусловлено цитотоксичностью (включая встраивание в РНК и ДНК, ингибирование синтеза ДНК, РНК и белка) в отношении патологически измененных клеток костного мозга.

Противоопухолевые нуклеозиды Противоопухолевые - включаются в нуклеиновые к-ты и(или) нуклеотидыкоферменты, препятствуя их нормальному функционированию; тормозят синтез белка в опухолевых и некоторых нормальных клетках; очень токсичны. Противоопухолевые способны образовывать комплексы с ДНК, что приводит к подавлению ее информационной функции, т. е. к нарушению синтеза РНК.

Нуклеозидные ингибиторы обратной транскриптазы. Эти препараты фосфорилируются до активных метаболитов, которые встраиваются в вирусную ДНК. Ингибируя обратную транскриптазу ВИЧ, они останавливают синтез ДНК. К этой группе относятся зидовудин (азидотимидин), диданозин, зальцитабин, ставудин и ламивудин. Они могут сочетаться в схемах анти -ВИЧ терапии, причем комбинации подбирают таким образом, чтобы отдалить возникновение резистентности.

Нуклеозиды против СПИДа! Выраженным действием на вирус СПИДа, снижающим его размножение, обладает азидотимидин. Первоначально метаболизируется клеточными ферментами в активный метаболит, ингибирующий вирусную обратную транскриптазу. Далее происходит встраивание этого метаболита в вирусную ДНК, что приводит к обрыву цепи.

Нуклеозиды – антибиотики (пуриновые) Сильными антибиотическими свойствами обладает пуромицин, выделенный из культуральной жидкости Streptomyces alboniger. Пуромицин представляет собой N-диметиладенозин, ацилированный по 3’ -аминогруппе остатком О-метилтирозина. Он является ингибитором рибосомального синтеза белка.

Антивирусный эффект модифицированных нуклеозидов обусловлен внутриклеточным фосфорилированием неактивного нуклеозида до активного нуклеотида. Последний конкурирует с природными нуклеотидами за ферменты, участвующие в синтезе нуклеотидов и нуклеиновых кислот. Антивирусное действие модифицированных нуклеозидов может значительно усилиться при их комбинированном применении в том случае, если они имеют разные точки приложения. Модифицированные нуклеозиды ингибируют функции вирусных полимераз, а при включении во вновь синтезируемые нуклеиновые кислоты делают их нефункциональными. Естественно, что это происходит не только с вирусной, но и с клеточными ДНК и РНК. Поэтому основной проблемой, ограничивающей применение модифицированных нуклеозидов, является отсутствие селективности их действия и нарушение клеточного метаболизма.

Аналоги нуклеозидов. Препараты от герпеса. ацикловир (зовиракс) Ацикловир является родоначальником противогерпетических препаратов – блокаторов синтеза вирусной ДНК. Противовирусное действие оказывает активный метаболит ацикловира - ацикловира трифосфат, который образуется в клетках, пораженных вирусом герпеса. Ингибируя вирусную ДНК-полимеразу, ацикловира трифосфат блокирует синтез вирусной ДНК. Препарат обладает очень низкой токсичностью, так как не действует на ДНКполимеразу клеток человека и неактивен в здоровых клетках.

• Олигонуклеотиды. Наиболее современный класс противовирусных препаратов, которые находятся в стадии изучения. Их молекула содержит олигонуклеотидную структуру, комплементарную к последовательностям НК целевого вируса.

Наиболее распространенные модификации нуклеотидов I, Br Модификация C-5 (пиримидины) SH или С-8 (пурины) – для улучшения аффинности к определенным классам таргетов или для образования ковалентных связей с таргетом. NH 2, COOH F, NH 2, OMe Модификация в 2’- положении рибозной части – для улучшения стабильности

Первый лекарственный препарат на основе модифицированного олигонуклеотида - MACUGEN®or PEGAPTANIB Успешно используется для лечения возрастной макулярной дегенерации

Синтез модифицированных нуклеозидов с целью поиска новых, высокоэффективных лекарственных препаратов

Выстраивание стратегии синтеза модифицированных нуклеозидов 1. Модификация природных нуклеозидов 2. Получение неприродных нуклеозидов синтетическим путем (гликозилирование гетероциклов, комбинаторный синтез библиотек).

Выстраивание стратегии модификации природных нуклеозидов

Модификация природных нуклеозидов. Не все так просто…

Получение библиотек модифицированных нуклеозидов (на примере модификации туберцидина)