EPIGENETYCZNE

REAKCJE NA

FARMACEUTYKI

Made by: choesin.haebalagi & in.

POJĘCIE EPIGENETYKI

»

epigenetyka -mechanizmy

wpływające na regulację i
modyfikację ekspresji materiału
genetycznego, jednocześnie
niezmieniające sekwencji
nukleotydów.

»

Mechanizmy te obejmują zarówno
metylację DNA, jak i modyfikacje
histonów.

METYLACJA DNA

»

Wzór metylacji DNA
związany jest z dwoma
przeciwstawnymi
procesami – metylacją i
demetylacją.

Prowadzi do wyciszenia

ekspresji genów poprzez
dwa mechanizmy:

»

blokowanie przyłączania
koaktywatorów transkrypcji

»

przyłączanie białek MBD
wiążących grupy metylowe.

METYLACJA DNA

»

W przypadku ssaków znane są cztery niezależnie
kodowane metylotransferazy DNA: DNMT1,
DNMT 2, DNMT 3a i DNMT 3b.

»

Enzymami przenoszącymi grupy metylowe w
pozycję 5-cytozyny w regionach CpG są
metylotransferazy DNA – DNMT

CZTERY RODZAJE ENZYMÓW DNMT

»

DNMT1

»

DNMT2,

»

DNMT3A

»

DNMT3B

»

Szczególnym przykładem metylacji jest
unieczynnienie jednego z alleli genu podczas
gametogenezy (imprinting genowy).

»

W przypadku transformacji nowotworowej
zauważalne są zaburzenia homeostazy poziomu
metylacji poprzez hipometylację globalną
genomu oraz hipermetylację specyficzną dla
miejsc promotorowych genów supresorowych
nowotworów.

MODYFIKACJE

HISTONÓW

»

W budowie strukturalnej większości
histonów wyróżnia się trzy podstawowe
elementy: domenę globularną oraz dwa
końce



N-aminowy i C-karboksylowy, które
mogą podlegać różnym modyfikacjom.

Modyfikacje histonów:



acetylacja,



Fosforylacja,



ubikwitynacja,



metylacja,



ADP-rybozylacja,



sumoilacja

ACETYLACJA

»

Acetylacja reszt lizyny w
N-końcowych domenach
histonu obniża ich dodatni
ładunek, przez co
rozluźnia się wiązanie
DNA–histon.

»

Umożliwia to przyłączanie
czynników trans do
wybranych sekwencji
DNA, inicjację transkrypcji
oraz zaburzenie zwijania
N-końców histonu, co
blokuje kondesację
chromatyny.

DEACETYLAZY

»

Podzielono je na 4 klasy HDAC: I , II, III,
IV.

»

Klasyczne HDAC- posiadają one domenę
katalityczną z jonami Zn2+, a ich działanie
może być blokowane przez związki
chelatujące Zn2+.

»

Klasa III jest szczegolnym przypadkiem
sirtuinowych enzymow SIRT, ktore
wymagają kofaktora w postaci NAD+,
przez co są niewrażliwe na działanie
inhibitorow HDAC (HDACi).

NOWE STRATEGIE

LECZENIA CHORÓB

NOWOTWOROWYC

H

INHIBITORY

METYLOTRANSFERAZY

DNA

»

Inhibitory metylotransferazy DNA: 5-
azacytydyny oraz 5-aza-2’-deoksycytydyny.

»

Mechanizm działania: lek naśladujący
budową cytozynę wbudowywany podczas
replikacji do DNA wyłapuje i tym samym
blokuje działanie DNMT.

»

Ostatecznie zezwolenie na wykorzystanie
tych leków zostało wydane przez FDA w
2004 r. dla azacytydyny i w 2006 r. dla
decitabiny.

INHIBITORY

NIENUKLEOZYDOWE

DNMT

»

Związki niebędące
analogami nukleozydów
działają według
odmiennych
mechanizmów:



RG108 i EGCG blokują
miejsce aktywne DNMT,



prokaina maskuje
sekwencję docelową w
łańcuchu DNA,
chroniąc ją w ten
sposób przed metylacją

INHIBITORY

DEACETYLAZ

HISTONÓW (HDACI)

»

Związki te należą do odmiennych grup
chemicznych i posiadają aktywność
względem różnych klas HDAC.

»

Należą m.in.



krótkie łańcuchy kwasów tłuszczowych
(pochodne kwasu masłowego, kwas
walproinowy),



kwasy hydroksamowe (vorinostat,
belinostat),



cykliczne tetrapeptydy (trapoksyna A,
apicydyna, depsi-peptyd)



benzamidy (entinostat).

MECHANIZM DZIAŁANIA

INHIBITORÓW

DEACETYLAZ HISTONÓW

»

Inhibitory deacetylaz histonów oddziałują z
domeną katalityczną HDACs i blokują
aktywność tych enzymów.

»

W konsekwencji dochodzi do zwiększania
poziomu acetylacji histonów, utworzenia
chromatyny o bardziej otwartej konfiguracji i
przywrócenia ekspresji nieprawidłowo
wyciszonych genów, które są istotne dla
funkcjonowania komórki.

WPŁYW HDIS NA

HAMOWANIE CYKLU

KOMÓRKOWEGO

»

W zależności od stężenia HDIs, związki te mogą
hamować cykl komórkowy w fazie G1/S (niskie
stężenia) lub jednocześnie w fazie G1/S oraz
G2/M(wysokie stężenia).

»

Blokowanie cyklu komórkowego może wynikać od
aktywacji ekspresji genu CDKN1A kodującego
białko p21W.

HDIs mogą podwyższać
ekspresję innych inhibitorów
kinaz cyklinozależnych, takich
jak p15 i p27.

Inhibitory deacetylaz histonów
hamują również przebieg samej
mitozy w komórkach
nowotworowych- TSA i
romidepsyna

INDUKCJA APOPTOZY

PRZEZ HDIS

»

Przyczyną jest zmiana ekspresji genów dla
tioredoksyny (TRX) i białka TBP2, które
wpływają na ilość reaktywnych form tlenu.

»

W odpowiedzi na HDIs, TRX jest
indukowane tylko w komórkach
prawidłowych, co chroni je przed
generacją wolnych rodników i w
konsekwencji przed apoptozą.

»

Pod wpływem inhibitorów deacetylaz
histonów TBP2 ulega ekspresji tylko w
komórkach nowotworowych.

HAMOWANIE

ANGIOGENEZY

NOWOTWOROWEJ

PRZEZ HDIS

»

HDIs hamują angiogenezę nowotworową
w wyniku pobudzenia degradacji czynnika
HIF1α.

»

HDIs mogą także hamować angiogenezę
poprzez bezpośrednią modulację ekspresji
genów proangiogennych

w komórkach śródbłonka-TSA i SAHA.

HDIs mogą być potencjalnymi
chemioterapeutykami hamującymi angiogenezę
guzów litych, ponieważ substancje te wpływają
korzystnie na ekspresję genów
antyangiogennych i wzmagają działanie
terapeutyczne obecnie dostępnych leków nowej
generacji.

»

Obecnie Agencja ds. Żywności i Leków
zaakceptowała do terapii leki
epigenetyczne:

»

azacytydyna(Vidaza, Celgene),

»

decytabina (Dacogen, SuperGene)

»

worinostat (Zolinza, Merck)

»

romidepsyna

VORINOSTAT (SAHA)

»

Jest to związek wiążący się
z miejscem aktywnym
HDAC, co skutkuje
akumulacją acetylowanych
białek, w tym histonów,
oraz odblokowaniem
ekspresji wielu genów, w
tym odpowiedzialnych za
prawidłowe różnicowanie
się komórek.

»

W 2006 roku pod nazwą
handlową Zolinza został
zatwierdzony przez
Amerykańską Agencję ds.
Żywności i Leków do
leczenia skórnej postaci
chłoniaka T-komórkowego.

ROMIDEPSYNA

»

Antybiotyk wyizolowany z bakterii
Chromobacterium violaceum działający
szczególnie silnie na deacetylazy klasy I,
ale również klasy II.

»

Indukuje różnicowanie się komórek,
blokadę cyklu komórkowego oraz
apoptozę. Jest natomiast inhibitorem
angiogenezy spowodowanej
niedotlenieniem.

Zatwierdzony przez FDA w
listopadzie 2009 roku jako
drugiego po vorinostacie
inhibitora deacetylaz,
doleczenia CTCL pod nazwą
handlową Istodax.

AZACYTYDYNA

»

Lek o działaniu hipometylującym DNA

»

Stosowany w małych dawkach wpływa na
metylację kwasów nukleinowych poprzez
hamowanie metylotransferazy DNA.

»

Zalecany w leczeniu MDS z grupy pośredniego
i wysokiego ryzyka u chorych
niekwalifikujących się do leczenia z
zastosowaniem allogenicznego przeszczepienia
krwiotwórczych komórek macierzystych.

DECYTABINA (DACOGEN)

»

Blokuje aktywność metylotransferaz DNA
(DNMT), które są odpowiedzialne za
rozwój i progresję choroby nowotworowej.

»

Lek przeznaczony jest dla pacjentów z
nowo rozpoznaną białaczką AML, którzy
nie kwalifikują się do terapii wstępnej z
zastosowaniem standardowej
chemioterapii

DZIĘKUJEMY ZA

UWAGĘ