6771814991

Marcin Sieńczyk Załącznik 2

Katepsyna G

Bardzo interesującą z punktu widzenia specyficzności substratowej jest katepsyna G, która u ludzi posiada podwójną — chymotrypsynową i trypsynową aktywność. Co ciekawe, dualny charakter wystąpił w ewolucji dopiero u człowieka, małp człekokształtnych i małp Starego Świata, natomiast u pozostałych ssaków obserwowana jest aktywność typu chymotrypsynowego.¹² Pierwszą z przebadanych przeze mnie grupę inhibitorów katepsyny G stanowiły proste Cbz-blokowane fosfono-we analogi argininy, spośród których najsilniejszą zdolność hamowania aktywności proteolitycznej CatG wykazały Cbz-(4-NH₂-Phg)^p(OPh)₂ (k_o6s/I = 300 M^-1s^-1) oraz Cbz-(4-GuPhg)^p(OPh)₂ (1, k₀&,j/I — 412 M^-1s^-1).¹³ Związek 1 wyselekcjonowałem do dalszych badań mających na celu określenie wpływu struktury grup estrowych na aktywność inhibitorową. Spośród przebadanych pochodnych najwyższą aktywnością wobec katepsyny G (k₀{,_s/I = 15 600 M^-1s^-1) charakteryzowała się pochodna zawierająca grupy fenylo-4-tiometylowe (2) jako ugrupowania estrowe. Nawiązana współpraca z prof. Krzysztofem Rolką i dr. hab. Adamem Lesnerem (Wydział Chemiczny, Uniwersytet Gdański) pozwoliła na przeprowadzenie dalszych badań nad optymalizacją struktury fosfono-wych inhibitorów katpsyny G. W oparciu o strukturę opracowanego przez Zespół prof. Rolki sub-stratu ludzkiej katepsyny G,¹⁴ do struktury związku 2 wprowadzono analogiczny N-końcowy łańcuch polipeptydowy. Otrzymany inhibitor (3, Ac-Phe-Val-Thr-(4-GuPhg)^p(O-C6H4-4-S-CH3)₂) wykazał ogromną siłę hamowania aktywności katepsyny G (k₀(,_s/I = 256 000 M^_1s^_1) będąc jednym z najsilniejszych nieodwracalnych inhibitorów katepsyny G opisanych do tej pory w literaturze. Ponadto związek 3 wykazał wysoką selektywność działania będąc około 253-razy mniej aktywnym wobec chymotrypsyny, 20-razy mniej wobec trypsyny i ponad 320-razy mniej wobec trombiny. Wykonane przeze mnie badania stanowią jedno z klasycznych podejść chemii medycznej stosowanych w poszukiwaniu nowych, aktywnych biologicznie związków chemicznych, gdzie na drodze kolejnych etapów optymalizacji wyjściowej struktury o relatywnie niskiej aktywności dochodzi się do wysoce specyficznego i selektywnego inhibitora docelowego enzymu (Rys.3).

Rysunek 3: Strategia projektowania fosfonowych inhibitorów katepsyny G.

¹²    Raymond W.W., Trivedi N.N., Makarova A., Ray M., Craik C.S., Caughey G.H.: How immune peptidases change specificity: cathepsin G gained tryptic function but lost efficiency during primate euolution, J. Immunol., 2010, 185, 5360-5368.

¹³    [H.l] Sieńczyk M., Lesner A., Wysocka M., Łęgowska A., Pietrusewicz E., Rolka K., Oleksyszyn J.: New potent cathepsin G phosphonate inhibitors, Bioorg. Med. Chem., 2008, 16, 8863-8867.

¹⁴    Wysocka M., Łęgowska A., Bulak E., Jaśkiewicz A., Miecznikowska H., Lesner A., Rolka K.: New chromogenie substrates of human neutrophil cathepsin G containing non-natural aromatic amino acid residues in position P(l) selected by combinatorial chemistry methods, Mol. Divers., 2007, 11, 93-99.