La glicorandomización es una plataforma de tecnología de descubrimiento y desarrollo de fármacos que permite la rápida diversificación de moléculas pequeñas bioactivas, fármacos líderes y / o fármacos aprobados mediante la unión de azúcares. Desarrollado inicialmente como un método fácil para manipular sustituciones de carbohidratos de glucósidos naturales para obtener las correspondientes bibliotecas de productos naturales glicosilados diferencialmente , [1] [2] [3] las aplicaciones de glucorandomización se han expandido para incluir tanto moléculas pequeñas (fármacos líderes como fármacos aprobados) y incluso macromoléculas ( proteínas ). [4] También denominada "glucodiversificación", [5]La glucorandomización ha llevado al descubrimiento de nuevos análogos de glucósidos que muestran mejoras en la potencia, selectividad y / o ADMET en comparación con la molécula original.
Clasificación
El método tradicional para unir azúcares a productos naturales, fármacos o pistas de fármacos es mediante glicosilación química . Este enfoque clásico requiere típicamente múltiples pasos de protección / desprotección además de la reacción de activación / acoplamiento anomérica clave que, dependiendo del par donante / aceptor de glicosilo, puede conducir a una mezcla de anómeros . A diferencia de glicosilación química clásica, métodos glycorandomization son divergentes ( es decir , divergen de un material común que comienza, ver síntesis divergente ) y no dependen de azúcar / aglicona protección / desprotección o activación anomérico del azúcar. Se han desarrollado dos estrategias complementarias para lograr la glicoaleatorización / diversificación: una estrategia basada en enzimas denominada 'glicoaleatorización quimioenzimática' y un método quimioselectivo conocido como 'neoglicoaleatorización'. Ambos métodos comienzan con azúcares reductores libres y un aglicón objetivo para proporcionar una biblioteca de compuestos que se diferencian únicamente por los azúcares añadidos al producto natural objetivo, fármaco o plomo del fármaco.
Glicoaleatorización quimioenzimática
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La glucorandomización quimioenzimática se inspiró en el trabajo de ingeniería de vías de Hutchinson y colaboradores que sugirió que las glicosiltransferasas de productos naturales eran capaces de utilizar donantes de nucleótidos de azúcar no nativos. [6] La plataforma inicial para la glucorandomización quimioenzimática se basó en un conjunto de dos enzimas de activación de azúcar altamente permisivas (una quinasa anomérica de azúcar y nucleotidiltransferasa de azúcar-1-fosfato ) para proporcionar bibliotecas de nucleótidos de azúcar como donantes para estas glicosiltransferasas promiscuas donde la permisividad de la la correspondiente azúcar quinasa [7] y nucleotidiltransferasa [8] [9] se expandió mediante ingeniería enzimática y evolución dirigida . La primera aplicación de esta estrategia de tres enzimas (quinasa, nucleotidiltransferasa y glicosiltransferasa) permitió el producto de un conjunto de> 30 vancomicinas glicosiladas diferencialmente , algunos miembros de las cuales se diversificaron aún más de manera quimioselectiva en virtud de la instalación de azúcares con mangos quimioselectivos. [10] [11] [12] Esta plataforma enzimática se ha avanzado aún más a través de la evolución de la glicosiltransferasa [13] y capitalizando el descubrimiento de la reversibilidad de las reacciones catalizadas por glicosiltransferasa descubiertas por primera vez en el contexto de la biosíntesis de caliqueamicina . [14] [15]
Neoglycorandomization
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La neoglucoaleatorización es un método de glucodiversificación quimioselectiva inspirado en la reacción de "neoglucosilación" basada en alcoxiamina que describió por primera vez a Peri y Dumy. [16] Esta reacción procede a través de un intermedio de oxiiminio para finalmente proporcionar el neoglicosido de anillo cerrado más favorecido termodinámicamente. La reacción de neoglucosilación es compatible con una amplia gama de funciones de sacáridos y agliconas en las que la estereoespecificidad anomérica de neoglucósidos es impulsada termodinámicamente. Es importante destacar que los estudios estructurales y funcionales revelan que los neoglucósidos sirven como buenos imitadores de sus comparadores O- glucosídicos. La primera prueba de concepto de neoglucoaleatorización se centró en la digitoxina, donde el cribado de citotoxicidad de la línea celular de generación rápida y cáncer de 78 neoglucósidos de digitoxigenina reveló análogos únicos con una actividad anticancerígena mejorada y un potencial reducido de cardiotoxicidad. [17] Desde entonces, esta plataforma se ha automatizado y se ha utilizado como una herramienta de química médica eficaz para modular las propiedades de una variedad de productos naturales y fármacos . [18]
Comparación
Tanto la glicoaleatorización quimioenzimática como la neoglicoaleatorización utilizan azúcares reductores libres y agliconas no protegidas y, por lo tanto, son un avance notable sobre los métodos de glicosilación clásicos. Una ventaja notable del enfoque enzimático es el uso de los genes correspondientes que codifican las quinasas permisivas, nucleotidiltransferasas y / o glicosiltransferasas para aplicaciones de biología sintética in vivo para permitir la glicoaleatorización in vivo. [19] Sin embargo, es importante tener en cuenta que la plataforma enzimática depende de la permisividad de las enzimas empleadas. Por el contrario, el principal obstáculo para la neoglucoaleatorización quimioselectiva es la instalación del mango de alcoxilamina. A diferencia del enfoque enzimático, la estereoselectividad anomérica del método quimioselectivo depende del azúcar reductor utilizado y, en algunos casos, puede conducir a mezclas anoméricas.
Usos
La glucorandomización se utiliza en la industria farmacéutica y la comunidad académica para alterar los patrones de glucosilación de productos naturales que contienen azúcar o para añadir azúcares a fármacos / pistas de fármacos. Proporciona una forma rápida de investigar el efecto de la modificación sutil del azúcar sobre las propiedades farmacológicas de los productos naturales análogos [20] , lo que proporciona un nuevo enfoque para el descubrimiento de fármacos.
Referencias
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