Ферментативно-активируемые необратимые ингибиторы (ФАНИ)

Этот новейший тип ингибиторов отличается от других тем, что прежде, чем образуется ковалентная связь с ферментом (как это происходит с НИАЦФ), они под действием этого фер­мента должны превращаться в истинно активный агент, т.

До настоящего времени наиболее распространенным из из­вестных типов реакции между ферментом и ФАНИ является конденсация Михаэля. Поэтому пролекарство должно под дей­ствием фермента превращаться в акцептор Михаэля. Такой акцептор [Michael, 1887] обязательно содержит двойную связь, поляризованную (а следовательно, активированную) наличием электроноакцепторного заместителя [Bergmann, Ginsburg, Рар- ро, 1959].

Как правило, молекула ФАНИ содержит активирующую группу, например, фторметильную, кетонную, сложноэфир­ную или нитрильную, а фермент выполняет свою обычную функцию — создание двойной связи. Конечно, молекула ФАНИ должна иметь характеристическую группу нормального субстра­та, так как в противном случае она не будет взаимодействовать с ферментом, который должна блокировать.

Удачным примером ФАНИ такого типа может служить 2-дифторметилорнитин (9.88) —лекарственное вещество, необ­ратимо ингибирующее орнитиндекарбоксилазу.

фермента (предполагают, что это SH-группа) и необратимо его* ингибировать [Prakash et al., 1980].

Дифторметилорнитин (9.88) имеет высокий терапевтический индекс и показал хорошие результаты при клинических испы­таниях (лечение лейкоза и малярии). К сожалению, короткий период полупревращения этого препарата в организме человека создает трудности в поддержании терапевтических доз.

Аналогичный механизм действия характерен для антибакте­риального ФАНИ, D-3-фтораланина (9.91), который проходит клинические испытания. Это соединение необратимо ингибирует аланинрацемазу — фермент, который поставляет D-аланин, необ­ходимый для синтеза клеточных стенок бактерий [Wang, Walsh,; 1978].

Классическими донорами Михаэля являются карбанионы, полученные из активированной метиленовой группы (например, в диэтилмалонате). Однако в молекулах ферментов донорами Михаэля чаще всего являются анионы либо NH-группы имида­зола (как в оригинальной работе К. Блоха), либо гидрокси­группы серина или меркаптогруппы цистеина.

Этот ФАНИ не взаимодействует с коферментом, находящимся в форме пиридоксамина, и обладает значительной специфич­ностью, так как не действует на ГАМКазу бактерий. Кроме того, он не взаимодействует с некоторыми другими, требующи­ми пиридоксаль ферментами: глутаматдекарбоксилазой и аспа- ртатаминотрансферазой млекопитающих. Последняя тем не ме­нее ингибируется винилглицином (2-амино-З-бутеновая кисло­та) [Rando, 1974].

Аналог 4-амино-5-гексиновая кислота (9.93) также повы­шает уровень ГАМК в мозге мышей [Jung, Metcalf, 1975]. Бо­лее того, при внутрибрюшинных инъекциях 4-амино-5-фторвале- риановой кислоты мышам уровень ГАМК в мозге понижается в 16 раз [Silverman et al., 1981]. Установлено, что механизм действия этого вещества аналогичен описываемому выше, за исключением того, что кофермент находится в форме пиридок­самина [Silverman, Levy, 1981]. В этом случае отщепление фто­ра происходит при алкилировании аминогруппы кофермента с помощью ФАНИ, а затем фермент отрывает протон, что при­водит к образованию акцептора Михаэля.

Образование акцептора Михаэля может происходить и дру­гим путем — при окислении ФАНИ ферментом. Так, например, паргилен (3.45) под действием МАО, первого фермента биосин­теза катехоламинов, окисляется в имин (РЬСНг. N+Me=CH— С==СН). Таким же образом осуществляется превращение гид­роксиацетилена в кетоацетилен. Продукт превращения паргиле- на присоединяется к донору Михаэля, которым, как известно, является атом азота центрального цикла кофермента рибофла­вина [Abeles, Maycock, 1970]. Транилципромин (9.47) Ы-(1-ме- тилциклопропил) бензиламин, ФАНИ, относящийся к наиболее распространенным антидепрессантам, окисляется под действием МАО с образованием реакционноспособного циклопропиминие- вого ион-радикала, который, по-видимому, атакует кофермент рибофлавин [Silverman, Hoffman, 1981].

Другие подходы применяются при создании ФАНИ для фер­ментов, не способных инициировать реакции Михаэля, но име­ющих тенденцию образовывать электрофильные соединения. Так, например, диазокетон под действием фермента может про- тонироваться и превращаться в ион диазония, который затем алкилирует активный центр фермента. Антибиотик азасерин (9.48), подобно глутамину (9.49), связывается с ферментом формилглицинамидаминотрансферазой и инактивирует его. Это препятствует превращению амидной группы субстрата (формил- 63

глицинамидрибонуклеотида) в амиднновую группу и, таким образом, ингибирует биосинтез пуринов. Глутамин в этой реак­ции является кофактором (источником аммония (Buchanan, 1978]. Азасерин, вероятно, наиболее известный ФАНИ, так как он применяется в исследованиях и лечении рака с 1954 г.

Существуют ферменты, способные превращать пролекарство в электрофильное соединение введением атома кислорода. Так, оксидазы со смешанными функциями из ЭР (разд. 3.5) окисля­ют дифторметилпроизводные нормального субстрата с образо­ванием ацилфторида, ацилирующего активный центр фермента. Ароматаза, например, представляет собой фермент, ответствен­ный за синтез эстрона из андрост-4-ен-3,17-диона. 19,19-Диф- торпроизводное этого субстрата действует в качестве ФАНИ и, как уже описывалось выше, необратимо связывается с фермен­том в положении 19 [Marcotte, Robinson, 1982]. Возможно, этот лекарственный препарат окажется полезным при лечении рака молочной железы.

Подобным же образом действуют ферменты, способные ак­тивировать а-цианоаналог субстрата и окислять его до гидрок- сикетенамина: NC—CH2R—>-HN=C = C(OH)R. Примером мо­жет служить 4-гидроксибензилцианид—ФАНИ, ингибирую­щий дофамин (5-гидроксилазу. Блокирование этого фермента снижает количество синтезируемого адреналина, поэтому пред­полагают, что 4-гидроксибензилцианид может оказаться полез­ным для понижения симпатического тонуса [Baldoni, Villafran- са, Mallette, 1980].

Подробнее о ФАНИ см. Penning (1983) и Seiler, Jung, Koch- Weser (1978).

9.8.