Tesis doctoral de Matilde Aguilar Moncayo
Los iminoazúcares son análogos de monosacáridos en los que el átomo de oxígeno endocíclico se sustituye por un átomo de nitrógeno. Estos derivados se comportan como inhibidores de glicosidasas y presentan un alto potencial terapéutico dado que estas enzimas están ampliamente extendidas en los organismos y participan en numerosos procesos metabólicos. Frecuentemente, los iminoazúcares inhiben simultáneamente a varias alfa y beta-glicosidasas ya que normalmente carecen de una configuración definida en el centro pseudoanomérico, lo que puede representar un problema para sus aplicaciones clínicas. En la búsqueda de inhibidores específicos de glicosidasas, nuestro grupo de investigación encontró que un cambio en la estructura de los iminoazúcares consistente en la sustitución del nitrógeno imínico sp3 por un átomo de nitrógeno tipo pseudoamida con carácter sp2 conduce a inhibidores de glicosidasas con una elevada selectividad anomérica y estabilidad conformacional y configuracional en medio acuoso. en esta tesis se ha trabajado en el desarrollo de inhibidores de glicosidasas selectivos, útiles como chaperonas farmacológicas para el tratamiento de enfermedades de almacenamiento lisosomal como la gangliosidosis gm1 y la enfermedad de gaucher. Dichas enfermedades tienen su origen en una mutación génica que hace que la enzima encargada de la degradación de los gangliósidos no se pliegue correctamente en el retículo endoplasmático y sean destruidas por los proteosomas. Los inhibidores potentes y competitivos de estas enzimas, dada su alta afinidad por el sitio catalítico promueven su plegamiento correcto, permitiéndoles alcanzar el lisosoma y recobrar su actividad. se ha planteado una aproximación multidisciplinar que combina síntesis orgánica, bioquímica, biología estructural y biomedicina, en colaboración con grupos especializados abordándose los siguientes objetivos: ¿ síntesis de colecciones focalizadas de iminoazucares sp2: ya que las posibilidades de generar diversidad molecular en la estructura de los iminoazúcares sp2 son considerablemente mayores que en la de los azaazúcares clásicos, en el desarrollo de esta tesis se ha sintetizado una amplia colección de glicomiméticos de la familia de las indolizidinas, realizándose modificaciones en la configuración de los diferentes grupos hidroxilos (d-gluco y d-galacto), en la densidad de carga en la posición pseudoanomérica (cambiando la naturaleza del grupo pseudoamida: aminotiazolidina, guanidina, tiohidantoína) y en la naturaleza de los sustituyentes (alifáticos de distinta longitud, aromáticos, sacarídicos, etc.). Todos estos aspectos tienen una incidencia directa en la especificidad y en la afinidad por diferentes glicosidasas. ¿ evaluación frente a glicosidasas comerciales, determinación del perfil de selectividad y selección de candidatos para estudios biomédicos. la incorporación de sustituyentes de diferente naturaleza en la estructura de iminoazúcares sp2, permite modular las interacciones en el sitio activo de la enzima. Así, la evaluación de la actividad inhibidora frente a diversas glicosidasas indicó el alto potencial del concepto de iminoazúcar sp2, en combinación con estrategias orientadas a la generación de diversidad molecular, para modular la potencia de inhibición de estos derivados así como su selectividad frente a diferentes glicosidasas. La incorporación de sustituyentes lipófilos incrementa notablemente la potencia hacia beta-glucosidasas demostrando así la importancia que las interacciones secundarias tienen en la actividad biológica. ¿ estudios estructurales y termodinámicos de los complejos formados por iminoazúcares sp2 con beta-glucosidasas, incluyendo la beta-glucocerebrosidasa humana. mediante valoración por calorimetría isotérmica se pudieron determinar parámetros termodinámicos de la asociación enzima-inhibidor (ka, estequiometría, entropía y entalpía de la unión). la determinación de las estructuras de rayos x de iminoazúcares sp2 seleccionados en el sitio activo de la beta-glucosidasa de thermotoga maritima se llevó a cabo en colaboración con el prof. G. J. Davies (universidad de york, uk), identificándose las interacciones del iminoazúcar con los aminoácidos situados en el sitio activo o en su vecindad. Mientras que la estructura de rayos x del complejo formado por un iminoazúcar sp2 con un grupo guanidinio y la beta-glucocerebrosidasa recombinante humana se ha llevado a cabo en colaboración con el prof. A. H. Futerman (weizman institute of science, israel). Los resultados de estos estudios indicaron qué rasgos estructurales son responsables de la elevada potencia y selectividad frente a beta-glucosidasa presentada por los iminoazúcares sp2 preparados. ¿ evaluación de candidatos seleccionados frente a enzimas lisosomales humanas y estudios de actividad como chaperonas químicas in vitro en fibroblastos de pacientes con la enfermedad de gaucher. estos estudios realizados en colaboración con los y. Suzuki (internacional university of health and welfare, otawara) y del profesor k. Ohno (tottori university, tokio) indicaron que los iminoazúcares sp2 con perfil de configuración análogo al de la d-glucosa, estructura bicíclica y portando un sustituyente exocíclico de n-octilo se comportaron como inhibidores específicos de la beta-glucosidasa ácida lisosomal. La evaluación de la actividad como chaperonas farmacológicas indicó que estos compuestos son capaces de multiplicar significativamente la actividad de beta-glucosidasas en fibroblastos de pacientes de la enfermedad de gaucher que presentan mutaciones en el dominio catalítico de la enzima. ¿ desarrollo de iminoazucares sp2 de segunda generación marcados con sondas fluorescentes para estudios de biodistribución. la incorporación de grupos fluorescentes en la estructura de iminoazúcares sp2 permitió la realización de estudios de localización intracelular que confirmaron el potencial de estos derivados para su uso como chaperonas farmacológicas para el tratamiento de la enfermedad de gaucher. ¿ desarrollo de iminoazucares sp2 de segunda generación derivados de 1-desoxinojirimicina y 1-desoxigalactonojirimicina y estudio de su actividad como inhibidores de glicosidasas. los iminoazúcares preparados se comportaron como potentes inhibidores de alfa y beta-galactosidasa, abriendo la posibilidad de desarrollar nuevas chaperonas químicas para el tratamiento de la gangliosidosis gm1 y de la enfermedad de fabry, respectivamente.
Datos académicos de la tesis doctoral «Iminoazúcares sp2 como inhibidores de glicosidasas: aplicación al diseño de chaperonas químicas para el tratamiento de la enfermedad de gaucher«
- Título de la tesis: Iminoazúcares sp2 como inhibidores de glicosidasas: aplicación al diseño de chaperonas químicas para el tratamiento de la enfermedad de gaucher
- Autor: Matilde Aguilar Moncayo
- Universidad: Sevilla
- Fecha de lectura de la tesis: 09/04/2010
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- Carmen Ortiz Mellet
- Tribunal
- Presidente del tribunal: Miguel Pocovi mieras
- José Luis Jimenez blanco (vocal)
- María José Camarasa rius (vocal)
- inmaculada Fernandez fernandez (vocal)