Nowe inhibitory aminopeptydazy N, pochodne fosfonowego analogu homofenyloalaniny

Abstract

Aminopeptydaza N (APN/CD13) jest transmembranową metaloproteazą uczestniczącą w wielu procesach biologicznych, również angiogenezie. Wiadomo, iż inhibicja tego enzymu może prowadzić do zahamowania procesów nowotworowych. W pracy przedstawiono nowe inhibitory aminopeptydazy N, pochodne fosfonowego analogu homofenyloalaniny oraz wyniki badań ich aktywności inhibicyjnej wobec APN/CD13.
Autor: Magdalena Maria RADZISZEWICZ

1. NOWOTWORY A AMINOPEPTYDAZA N

1.1. WPROWADZENIE

Ciało człowieka zbudowane jest z wielu typów komórek. Komórki rosną i dzielą się w sposób kontrolowany, a starzejące się komórki zastępowane są nowymi. Uszkodzenie badź mutacja materiału genetycznego (DNA) może skutkować zaburzeniami procesów wzrostu i śmierci komórek. Sprzyja to rozwojowi zmian nowotworowych [6]. Choroby nowotworowe są jednymi z wiodących przyczyn zgonów na świecie, szczególnie w krajach rowijających się. W 2005 roku spośród 58 mln zgonów na świecie 7,6 mln osób zmarło z powodu raka. Odpowiednio szybkie zdiagnozowanie choroby pozwala na rozpoczęcie leczenia. Najszerzej stosowane są metody chemio- i radioterapii, które powodują jednakże szereg skutków ubocznych, dodatkowo osłabiając chory organizm. Z tego powodu poszukuje się nowych metod terapii, ukierunkowanych na szlaki charakterystyczne tylko dla procesów nowotworowych aby uniknąć efektów cytotoksyczności dla komórek zdrowych. Jednym z alternatywnych podejść jest stosowanie inhibitorów enzymów uczestniczących procesach angiogenezy [6,7].

1.2. ANGIOGENEZA

Angiogeneza (neowaskularyzacja) to proces tworzenia nowych naczyń krwionośnych z już istniejących. Jest podstawowym i naturalnym zjawiskiem na określonych etapach rozwoju organizmu. Nowe naczynia krwionośne są również szczególnie potrzebne przy rozwoju nowotworu, by dostarczać mu tlen i składniki odżywcze. Jest to bardzo isotne zwłaszcza dla zmian nowotworowych intensywnie namnażających się, ze skłonnością do metastazy (przerzutowania). Wykazano, iż inhibicja angiogenezy może powodować zatrzymanie wzrostu guza a nawet jego regresję w modelach eksperymentalnych [2].

Badania dowiodły, iż angiogeniczne właściwości posiadają również enzymy z grupy aminopeptydaz, w szczegolności aminopeptidaza N (CD13/APN). Enzym ten jest nadekspresjonowany na śródbłonku naczyń krwionośnych w fazie wzostu. Z wcześniejszych obserwacji wynika, iż inhibitory aminopeptydazy N mogą osłabiać wzrost guza [1,5]. Można zatem wnioskować, że aminopeptydaza N pełni krytyczną funkcję w angiogenezie. Jest zatem równocześnie istotnym celem terapetycznym w tym procesie.

1.3. AMINOPEPTYDAZA N

Aminopetydaza N (EC 3.4.11.2) jest członkiem rodziny M1, należącej do klanu MA metaloproteaz. Tworzy ją 967 aminokwasów. W budowie enzymu można wyróżnić krótką domenę cytoplazmatyczną na N końcu, część transmembranową oraz dużą zewnątrzkomórkową domenę zawierającą miejsce aktywne [1,8].



Podobnie jak inne proteazy z rodziny M1 metaloproteaz, aminopeptydaza N do swojej aktywności wymaga obecności jednego jonu cynku. Kation Zn2+ wiązany jest przez dwie reszty histydyny i glutaminian [10]. Mechanizm działania enzymu polega na hydrolizie neutralnych aminokwasów: alaniny, fenyloalaniny i tyrozyny z N–końca oligopeptydowego substratu. Aminopeptydaza N jest zdolna do degradacji biopeptydów jak np. neuropeptydów, cytokinin, uczestnicząc w ten sposób w wielu procesach biologicznych np. angiogenezie [1,8,10].