Enzymy jako místa zásahu léčiv
Jaké je nejčastější místo
zásahu léčiv?
Působení léčiv
Místo zásahu léčiv
Enzymy
Receptory vázané na G- protein
Iontové kanály
Ostatní
Transportéry
Jaderné receptory hormonů
DNA
Integriny
A. L. Hopkins and C. R. Groom, Nature Rev. Drug Discov. 1, 727-730 (2002)
Místo zásahu léčiv
Co jsou to enzymy?
Schematické znázornění struktury a
působení enzymu (amylasy)
https://www.youtube.com/watch?v=qgVFkRn8f10
Skupiny enzymů
 Oxidoreduktázy – katalyzují oxidačně-redukční reakce
 Transferázy - přenášejí funkční skupiny (například methyl-, acetylnebo
fosfátovou skupinu)
 Hydrolázy - katalyzují hydrolýzu chemických vazeb
 Lyázy - štěpí chemické vazby jiným způsobem než hydrolýzou
 Izomerázy - katalyzují izomerizační reakce
 Ligázy - spojují dvě molekuly kovalentní vazbou
Charakter vztahu enzym a léčivo
Inhibitor? Aktivátor?
Inhibice enzymu
 Reverzibilní (Vratná) inhibice
 Kompetitivní inhibice
 Nekompetitivní
 Akompetitivní
 Ireverzibilní (Nevratná) inhibice
Inhibice enzymu
 Reverzibilní inhibice
 Kompetitivní inhibice
Kompetitivní inhibice enzymu – rychlost reakce
závisí na poměru inhibitoru a substrátu.
Inhibice enzymu
 Reverzibilní inhibice
 Kompetitivní inhibice
 Příklad: HMG-CoA reduktasa
Inhibice enzymu
 Reverzibilní (Vratná) inhibice
 Nekompetitivní inhibice
Inhibice enzymu
 Reverzibilní (Vratná) inhibice
 Nekompetitivní inhibice
 Přiklad: Monoaminoxidasa (MAO)
Inhibice enzymu
 Reverzibilní (Vratná) inhibice
 Akompetitivní inhibice
Inhibice enzymu
Ireverzibilní (Nevratná) inhibice
Inhibice enzymu
Ireverzibilní (Nevratná) inhibice
Inhibice enzymu
Ireverzibilní (Nevratná) inhibice
Aktivace enzymu
Obr. 6 Přímá aktivace guanylátcyklázy
gasotransmitery (NO či CO) či nepřímá
aktivace adenylátcyklázy zprostředkovaná
receptory. NO – oxid dusnatý; CO – oxid
uhelnatý; PGE2, PGI2 – prostaglandiny E2, I2;
rec. TPα – tromboxanový/prostaglandinový
receptor α; rec. A2B – adenosinový receptor
A2B; cGMP – cyklický guanosinmonofosfát;
cAMP – cyklický adenosinmonofosfát
Aktivace enzymu
 Příklad
Vývoj léčiv
Vývoj léčiv
Vývoj léčiv
Knihovny
sloučenin
Miliony sloučenin
Lead
compounds
Slabé inhibitory
Stovky sloučenin
Drug
candidate
Desítky sloučenin
Drug
jedna látka
Vývoj léčiv
(Miliony sloučenin)
 Testování aktivity enzymů
 Detekce enzymu – chceme zjistit, jestli je ve vzorku aktivní
enzym
 Stanovení katalytické aktivity – chceme zjistit kolik je ve vzorku
aktivního enzymu
 Měření katalytických schopností enzymů – chceme zjistit kolik
substrátu by dokázal enzym transformovat za určitý čas
Vývoj léčiv
(Miliony sloučenin)
 Jednotka aktivity
 reakční rychlost mol.l–1.s–1
 katalytická aktivita katal (kat) mol.s–1
 jednotka (U) μmol.min–1
Vývoj léčiv
(Miliony sloučenin)
 Nutno kontrolovat:
 - dobu reakce
 - teplotu
 - pH
 - koncentrace substrátů
 - koncentrace aktivního enzymu
 - koncentrace solí, kofaktorů a podobně
Vývoj léčiv
(Miliony sloučenin)
 Analytické metody používané při stanovování aktivity:
 Například:
 - spektrofotometrie
 - fluorimetrie
 - luminimetrie
 - radiometrické metody
 - chromatografie
 - elektroforesa
 - potenciometrie, měření pH, pH-stat
 - polarografie, voltametrie, amperometrie
 - coulometrie
Vývoj léčiv
Testování potenciálních inhibitorů
Cytation 3
• hybridní zobrazovací multidetekční
reader
• snímání vzorků v destičkách (1 – 384
jamek)
• měření absorbance, fluorescence,
TRF (časově rozlišná fluorescence)
fluorescence, fluorescenční
polarizace a luminiscence
Vývoj léčiv
Testování potenciálních inhibitorů APN)
 Aminopeptidaza N
řazen mezi exopeptidasy
Aminopeptdaza N se vyskytuje ve všech živých organismech
(ledviny, tenké střevo, játra, placenta, CNS)
řízení funkce různých orgánů, tkání a typů buněk
Aminopeptidaza N také zasahuje do dějů související
s nádorovým onemocněním, imunitní reakcí, bolestí, virovým
onemocněním atd.
Vývoj léčiv
Testování potenciálních inhibitorů APN
 inhibitory tvoří s APN nekovalentní vazbu
 velikost inhibice IC50
 inhibice funkce APN poskytují léčebné možnosti mnoha různým
onemocněním, nádorová onemocnění, Alheimerova choroba,
vysoký krevní tlak
Vývoj léčiv
Testování potenciálních inhibitorů APN
p-nitroanilinu stanovujeme spektrofotometricky při 405nm
Vývoj léčiv
Testování potenciálních inhibitorů APN
Bylo optimalizováno
10mM TBS
60 min inkubace
500µM roztok substrátu
Při 405 nm
Vývoj léčiv
Testování potenciálních inhibitorů APN
0
1
2
3
IC50 mmol/l
Použitá literatura
 https://web.vscht.cz/~spiwokv/enzymologie/aktivity.pdf
 http://www.remedia.cz/Clanky/Farmakologie-pro-klinika/Pusobeni-leciva-
na-urovni-ovlivneni-funkce-enzymu/6-1GB-1IN.magarticle.aspx
 http://www.remedia.cz/Okruhy-temat/Farmakologie/Pusobeni-leciva-na-
urovni-receptoru/8-10-1Gk.magarticle.aspx
 http://fblt.cz/skripta/ii-premena-latek-a-energie-v-bunce/6-enzymy/
 http://www.studiumbiochemie.cz/prirodni_latky_enzymy.html#11
 http://www.olecich.cz/encyklopedie/jaky-je-zivotni-cyklus-leciva
 http://www.galenus.cz/clanky/biochemie/biochemie-biokatalyza-
enzymova-kinetika