Ингибиторы поли(ADP-рибоза)-полимеразы: структура и функции
Поиск ингибиторов ПАРП проводился достаточно интенсивно еще в 80-х годах ХХ столетия. Большая часть исследований была посвящена синтезу и характеристике производных бензамида (см. обзор Banasik and Ueda, 1994 ). Однако, в ряде работ было показано, что ингибиторной активностью обладают также вещества, отличающиеся по структуре от НА и бензамида: пиримидиновые основания и нуклеозиды , метилированные ксантины , бензопироны , изохинолины , жирные кислоты и др. Огромная работа по исследованию структуры ингибиторов ПАРП была выполнена группой Кунихиро Уэда (Kunihiro Ueda), ею были протестированы 132 природных и синтетических соединения ( Banasik et al., 1992 ). В результате были выявлены соединения, способные ингибировать ПАРП в концентрациях 0,1-1,0 мкМ, т.е. почти в 100 раз меньших, чем бензамиды. Эти соединения представляют собой полиароматические гетероциклические соединения, производные 1,8-нафтальимида , 6(5H)-фенантридинона и изохинолина .
Однако, несмотря на большое количество накопленных данных по ингибиторам ПАРП, связь между их структурой и активностью еще не достаточно хорошо изучена. Для выявления наиболее важных особенностей строения ингибиторов ПАРП был проведен сравнительный анализ структуры таких соединений ( Шрам С. И., 2000 ) на основании на полученных автором и другими исследователями результатах. Все рассмотренные ингибиторы (74 соединения) были разделены на 12 групп согласно принадлежности их к определенному классу соединений ( рис. 3 ). Об ингибиторной активности этих соединений судили по значениям IC50. (IC50 - концентрация ингибитора, при которой активность фермента составляет 50 % от исходной). Чем ниже значение IC50, тем выше ингибиторная активность, и наоборот.
А. Производные бензамида (I) и никотинамида (II) (группы 1 и 2).
Результаты проведенного анализа можно сформулировать в виде ряда положений.
- Замена амидогруппы на карбонильную, тиоамидную или карбоксильную приводит к снижению ингибиторной активности соединения.
- Бензамиды являются более сильными ингибиторами по сравнению с никотинамидами (сравнивали группы 1 и 2) и циклогексанкарбоамидами.
- Введение заместителей (-OH, -NHCOCH3, -CH2OH, -CH3) в положение С3, но не в положения С2 или С4, приводит к усилению ингибиторной активности бензамидов.
Б. Полиароматические соединения (группы 3-11), производные III-XI.
Ингибиторы ПАРП , входящие в группы 3-11, представляют собой гетероциклические и ароматические соединения, состоящие из двух сопряженных колец ( рис. 3 ). Общим структурным элементом этих соединений является гидроксильная или карбонильная группа в положении альфа. Среди полиароматических ингибиторов выявлены следующие закономерности.
- Гидроксипроизводные существенно не отличаются по своей ингибиторной активности от кетопроизводных (сравнивали группы 3 и 4 с группами 7 и 8, и группы 5 и 6 с группами 9-11). Наиболее активные ингибиторы ПАРП выявлены среди соединений, у которых в положении бета находится атом азота (X=N или NH; сравнивали группы 3 и 4 с группами 5 и 6 и группы 7 и 8 с группами 9-11). Этот атом азота, видимо, является функциональным аналогом аминогруппы в молекуле бензамида, но при этом встроенной в ароматическое кольцо, и поэтому имеет более жесткую ориентацию. Такие соединения обладают, как правило, более высокой ингибиторной активностью, по сравнению с бензамидами (группа 1).
- Соединения, содержащие атомы азота или кислорода в положениях гамма или дельта (Y и/или Z в этом случае соответствуют N), существенно не отличаются по ингибиторной активности от соединений, содержащих в этих положениях атом углерода (сравнивали группы 4, 6, 8 и 10/11 с группами 3, 5, 7 и 9, соответственно).
- Введение заместителей в положения бета-тэта анализируемых соединений влияет на их ингибиторные свойства (сравнивали значения IC50 внутри каждой группы):
i) любое замещение по атому азота или углерода в положении бета приводит практически к полной потере ингибиторной активности;
ii) введение гидрофобных заместителей в положение гамма приводит к существенному увеличению ингибиторной активности соединений;
iii) высокой активностью обладают соединения, содержащие полярные группы (-OH, -NH2) в положении эпсилон;
iv) введение каких-либо заместителей в положения дзэта-тэта приводит к значительному снижению ингибиторной активности соединений.
В. Производные урацила (XII) (группа 12).
Пиримидиновые производные по ингибиторной активности близки к бензамидам ( рис. 3 ). Производные уридина по активности практически не уступали производным урацила. Активность С5-замещенных производных урацила уменьшается в следующей последовательности (указаны заместители): -I больше -Br больше -Cl больше -CH3 больше -NO2. Обобщение всех полученных результатов позволяет представить структуры наиболее сильных ингибиторов ПАРП в виде производных 1-гидроксиизохинолина (V) и 1-изохинолинона (IX), у которых в положении С3 (гамма, квадрат) находится обьемный гидрофобный заместитель, а в положении С5 (эпсилон) - полярный заместитель.
Представленный анализ открывает возможность для целенаправленного синтеза селективных ингибиторов ПАРП с целью создания новой группы фармакологических препаратов с цитопротекторными свойствами.
