Resumen de Discovery and characterization of small molecular weight metallocarboxypeptidase inhibitors
Daniel Fernández Fleischhauer
Las hidrolasas son enzimas que catalizan la ruptura del enlace amida o peptódico, y por lo tanto son denominadas también proteasas o peptidasas. Las proteasas constituyen cerca del 2 % del genoma humano, lo que representa unos 600 productos génicos. De acuerdo con el residuo catalóticamente activo, existen seis grandes grupos de peptidasas. En este trabajo nos centraremos en la familia M14 de peptidasas, también denominadas metalocarboxipeptidasas (CPs) debido a que su actividad catalótica reside en el ion zinc presente en el sitio activo de la enzima. En el genoma humano, se han identificado al menos 26 genes que codifican carboxipeptidasas. Las peptidasas de la familia M14 que actúan en el tracto gastrointestinal son las principales metaloproteasas responsables de la obtención de aminoácidos libres de la proteína de la dieta. En otros compartimientos corporales, las CPs pueden llevar a cabo tareas especializadas y altamente reguladas como ser la maduración de neuropéptidos, citokinas y hormonas peptódicas. En algunos casos, una actividad catalótica fuera de control puede conducir a enfermedades. Cada vez existe una mayor evidencia experimental que demuestra la actividad carboxipeptidasa en procesos como la pancreatitis aguda, la diabetes, la inflamación, la fibrinólisis y el cáncer. A pesar de ciertos avances en algunos aspectos, la actividad específica de las CPs es pobremente conocida. Además, las carboxipeptidasas son blancos terapéuticos interesantes para el desarrollo de fármacos, y por lo tanto se ha decidido emplear una aproximación multi-disciplinaria para la identificación y caracterización de nuevas moléculas de bajo peso molecular capaces de interferir la actividad carboxipeptidasa. Así, en este trabajo se han combinado modernas herramientas computacionales, screening in vitro, modelado molecular y cristalografía de rayos X con el fin de obtener nuevas entidades quφmicas como base para el desarrollo de fármacos. Con base en herramientas computacionales, aplicando el método de Optimal Docking Areaö, se han caracterizado sitios de unión proteína-proteína y proteína-ligando en la superficie de las peptidasas de la familia M14. A partir de aquí, se identificó una nueva clase de compuestos químicos capaces de explotar las diferencias existentes entre enzimas de la familia por unión a regiones hidrofóbicas. Otros inhibidores fueron identificados mediante un screening in silico de grandes colecciones de compuestos. Ensayos in vitro demostraron que los compuestos líderes inhibieron de manera potente a las carboxipeptidasas blanco con otras características interesantes como la posibilidad de coordinación del ion zinc catalítico por intermedio de un anillo oxadiazol. A través de una colaboración con el Departamento de Química Orgánica se obtuvieron y caracterizaron nuevos compuestos químicos con conectividades atómicas novedosas que, inesperadamente, demostraron ser potentes inhibidores de carboxipeptidasas. Una clase adicional de molécula de bajo peso molecular caracterizada corresponde a inhibidores que se unen covalentemente al enzima blanco. En este caso, se logró obtener la estructura tridimensional del complejo a resolución atómica mediante cristalografφa de rayos X, lo que ha permitido el dise±o basado en la estructura de una nueva generación de compuestos. Basados en otros datos de cristalografía de rayos X y análisis computacional, se ha revisado y ampliado el mecanismo de acción catalítica de las peptidasas de la familia M14 a partir de una nueva forma cristalina de CPB a alta resolución. En conjunto, nuestro trabajo ha permitido la obtención de nuevas moléculas líderes de bajo peso molecular que podrían servir como base para futuros desarrollos en el diseño de fármacos y agentes de diagnóstico o imaginería dirigidos a metalocarboxipeptidasas fisiológicamente activas.
